(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の外周部に取り付けられる外皮構造であって、
前記建物の所定階の開口部に配された窓の外面、又は前記窓の直下に配置された腰壁の外面に設けられた第１鏡面反射層と、
前記第１鏡面反射層の下方から前記建物の外方に延出した光透過性板材と、
前記光透過性板材の上面において、前記第１鏡面反射層に対して垂直に設けられ、上方からの光を反射する第２鏡面反射層と、を備え、
前記第２鏡面反射層は、前記第１鏡面反射層において反射された直達日射光を、前記直達日射光の光源方向に出射させるように配置されることを特徴とする建物の外皮構造。
【請求項２】
前記第２鏡面反射層は、前記第２鏡面反射層の下方からの光を透過させ、
前記第１鏡面反射層は、前記第２鏡面反射層において反射された直達日射光を、前記直達日射光の光源方向に出射させることを特徴とする請求項１に記載の建物の外皮構造。
【請求項３】
前記光透過性板材及び前記第２鏡面反射層が、前記所定階の直下階の庇を構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の建物の外皮構造。
【請求項４】
前記第１鏡面反射層及び第２鏡面反射層が、金属膜又は誘電体多層膜からなることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の建物の外皮構造。
【請求項５】
前記光透過性板材が、ガラスを主成分とする材料、樹脂を主成分とする材料及びこれらの複合材のいずれかからなることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の建物の外皮構造。
【請求項６】
前記窓の上方に設けられ、前記建物の外方に延出した庇を更に有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の建物の外皮構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の外皮構造に関し、特にオフィスビル、工場、商業施設、病院などの建物に適用される外皮構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市化の進展に伴い、都市の気温が郊外の気温よりも高くなるヒートアイランド現象が顕著になりつつある。ヒートアイランド現象の主な原因として、緑地や水面の減少、建物の増大、人間活動によって生じる人工排熱などが挙げられる。このうち、例えばコンクリート製の建物は、日射光の一部を吸収して蓄熱し、蓄積された熱を大気に放出するため、大気温度の上昇をもたらす。また、蓄熱によって建物内部の温度が上昇し、空調機器などによる人工排熱の増加を招くこととなる。そこで、建物における日射光の吸収を抑制する構成が提案されている。
【０００３】
図７（ａ）及び（ｂ）は、建物の外面に設置される従来のルーバー装置の一例を示す図である。
【０００４】
図７（ａ）において、ルーバー装置１００は、複数の横板１０１，１０１，…と、複数の縦板１０２，１０２，…とで構成されている。横板１０１は、縦板１０２に回動可能に固定されており、横板１０１の向きを太陽の動きに追従させることが可能となっている。また、横板１０１は、再帰反射性を具備しており（図７（ｂ））、横板１０１に照射された日射光Ｓ’が、反射光Ｓａ’として日射光Ｓ’が入射した方向に反射することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような装置では、図８に示すように、窓ガラス１０３の横方向又は縦方向の全体に亘って複数の横板１０１や縦板１０２が延在するため、建物の利用者が窓ガラス１０３越しに景色を見る際に視界が遮られることになり、閉塞感がある。また、視界を遮らないように横板１０１の角度を回動させたとしても、やはり複数の横板１０１や縦板１０２が視認されてしまい、良好な眺望が得られない。また、複数の横板１０１を回動するための回転機構等を設ける必要があるため、装置構成が複雑となり、加えて回転機構のメンテナンスが必要となり、その作業が煩雑である。特に、上記のような回転機構付ルーバー装置を、外皮面積が大きい高層ビルの全ての窓ガラスに設置するのは現実的ではない。
【０００７】
本発明の目的は、日中の採光を確保しつつ、建物における日射光の吸収を抑制して冷房負荷を削減し、且つ地上建物の無い天空へ反射させてヒートアイランド現象を抑制し、更には簡単な構成で開放感を得ることができる建物の外皮構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の建物の外皮構造は、建物の外周部に取り付けられる外皮構造であって、前記建物の所定階の開口部に配された窓の外面、又は前記窓ガラスの直下に配置された腰壁の外面に設けられた第１鏡面反射層と、前記第１鏡面反射層の下方から前記建物の外方に延出した光透過性板材と、前記光透過性板材の上面に設けられた第２鏡面反射層とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記第２鏡面反射層は、前記第１鏡面反射層に対して垂直に設けられるのが好ましい。
【００１０】
前記光透過性板材及び前記第２鏡面反射層は、前記所定階の直下階の庇を構成するのが好ましい。
【００１１】
前記第１鏡面反射層及び第２鏡面反射層は、金属膜又は誘電体多層膜からなる。
【００１２】
また、前記光透過性板材が、ガラスを主成分とする材料、樹脂を主成分とする材料及びこれらの複合材のいずれかからなるのが好ましい。
【００１３】
前記外皮構造は、前記窓の上方に設けられ、前記建物の外方に延出した庇を更に有していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１鏡面反射層が、建物の所定階の開口部に配された窓ガラスの外面に設けられるか、又は上記窓の直下に配置された腰壁の外面に設けられる。そして、第２光透過性板材が第１鏡面反射層の下方から外方に延設し、第２鏡面反射層が、第２光透過性板材の上面に設けられる。本構成により、第１，第２鏡面反射層の一方で反射した日射光が、他方の鏡面反射層で更に反射し、当該日射光の光源方向に出射するので、建物の外周部に到達した日射光を再帰反射させることができる。また、窓に視界を遮る部材を配置しないため、閉塞感がない。更に、２つの鏡面反射層で再帰反射を実現するため、構造が簡単で、煩雑なメンテナンス作業を要しない。したがって、日中の採光を確保しつつ、建物における日射光の吸収を抑制して冷房負荷を削減し、且つ地上建物の無い天空へ反射させてヒートアイランド現象を抑制し、更には簡単な構成で開放感が得られる外皮構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る外皮構造の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１の外皮構造における直達日射光の光路を説明する図である。
【図３】図１の外皮構造における拡散日射光中の可視光の光路を説明する図である。
【図４】図１の外皮構造が設けられた建物からの眺望を示す図である。
【図５】図１の外皮構造の変形例を示す断面図である。
【図６】図１の外皮構造の他の変形例を示す断面図である。
【図７】（ａ）は、従来のルーバー装置の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図８】図７のルーバー装置が設けられた建物からの眺望を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る建物の外皮構造の構成を概略的に示す断面図である。本実施形態では、本発明の外皮構造を、複数階を有するオフィスビルに適用した場合を説明する。なお、図１の外皮構造はその一例を示すものであり、本発明に係る外皮構造の構成は図１のものに限られないものとする。
【００１７】
オフィスビル５０は、所定階Ａの開口部５１に設けられた窓ガラス５２から採光することにより、該オフィスビル内で昼光を可視光として使用する構造である。各階は、床５３を構成する躯体５４及び該躯体に取り付けられた天井５５で仕切られている。本実施形態の外皮構造１は、オフィスビル５０の外周部に設けられており、オフィスビル５０全体の外皮構造と一体であるか、或いはその一部を構成している。
【００１８】
具体的には、外皮構造１は、窓ガラス５２の外面５２ａに設けられた鏡面反射層１１（第１鏡面反射層）と、該鏡面反射層の下端１１ａからオフィスビル５０の外方に延出した光透過性板材１２と、該光透過性板材の上面１２ａに設けられた鏡面反射層１３（第２鏡面反射層）とを備えている。本実施形態の外皮構造１は、オフィスビル５０の各階に対して、一対一で対応するように取り付けられている。
【００１９】
窓ガラス５２は、ガラスを主成分とする材料か、樹脂を主成分とする材料か、あるいはガラスを主成分とする材料と樹脂を主成分とする材料との複合材のうちのいずれかからなり、所定階Ａの開口部５１に入射した可視光が、窓ガラス５２を透過して内部空間Ｂに入射する。窓ガラス５２は、例えば、フロートガラス（単層ガラス）、合わせガラス、複層ガラス、強化ガラス、網入りガラスなどである。また、窓ガラス５２は、可視光（波長約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）に対し高透過率を有する板材であるのが好ましい。
【００２０】
鏡面反射層１１は、窓ガラス５２の外面５２ａの一部に取り付けられており、縦断面視において窓ガラス５２の中央から下端に亘って連続的に設けられている。この鏡面反射層１１は、日射光の一部を反射すると共に残りの一部を透過する機能を有しており、例えば銀などの金属膜、又は誘電体多層膜からなる。鏡面反射層１１の日射光反射率と日射光透過率との比率は、例えば１：１（ハーフミラー）である。
【００２１】
日射光全体の透過率は、日射光中の可視光の透過率に大きく依存し、可視光透過率が１００％である場合、日射光透過率は約５０％である（ＪＩＳ Ｒ ３１０６／ＩＳＯ ９０５０）。エネルギー吸収を抑制する観点では日射光反射率が高いのが望ましいが、これに伴って可視光反射率が高くなり、可視光透過率が低くなる。よって、鏡面反射層１１が内部空間内の利用者の視界を遮らない程度の可視光透過率を有することを条件として、鏡面反射層１１の日射光透過率又は日射光反射率の範囲を設定することができる。また、日射光のうち熱エネルギーに変換され易い赤外光（７８０ｎｍ〜１ｍｍ）に対する反射率が高いのが好ましい。
【００２２】
鏡面反射層１１が窓ガラス５２の外面５２ａに設けられるので、窓ガラス５２の日射光の吸収を抑制することができる。但し、窓ガラスでのエネルギー吸収を無視できる場合には、鏡面反射層１１が内面５２ｂに設けられてもよいし、窓ガラス５２内に設けられてもよい。また、鏡面反射層１１は、窓ガラス５２の縦断面視において中央から下端に向かって連続的に設けられるが、これに限らず、窓ガラス５２の上端から下端にかけて不連続（例えばボーダー状）に設けられてもよい。また、鏡面反射層１１が、窓ガラス５２の全面積に対して１／３〜２／３の面積を占めるように配置されてもよい。
【００２３】
光透過性板材１２は、躯体５４の外部側側面５４ａに取り付けられており、本実施形態は床５３と平行に設けられている。この光透過性板材１２は、可視光及び赤外光の高透過率を有する板材であり、ガラスを主成分とする材料、樹脂を主成分とする材料、及びこれらの複合材のうちのいずかからなる。図１において、光透過性板材１２は鏡面反射層１１の下端１１ａよりも低い位置に配置されているが、実際には鏡面反射層１３は薄膜であり、下端１１ａの高さとほぼ同じ高さで配置される。
【００２４】
鏡面反射層１３は、光透過性板材１２に支持されており、光透過性板材１２の上面１２ａ全体又はその一部に配置されている。鏡面反射層１３は、鏡面反射層１１と同様、日射光の一部を反射すると共に残りの一部を透過する機能を有しており、例えば銀などの金属膜、又は誘電体多層膜からなる。
【００２５】
本実施形態では、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３の双方が鏡面反射層１１に対して垂直に配置されている。ただし、鏡面反射層１１からの日射光を、当該日射光の光源方向に反射することが可能であれば、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３は鏡面反射層１１に対して垂直に配置されず、９０°以外の所定角度で配置されてもよい。
【００２６】
また本実施形態では、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３が、所定階Ａの直下階Ａ’の庇を構成しており、当該庇によって、適度な日射光（直達日射光）が内部空間Ｂ’に到達する。本構成により、オフィスビル５０に別途庇を設ける必要がなく、簡単な外皮構造を実現することができる。
【００２７】
次に、上記のように構成される外皮構造１での日射光の伝搬を、図２及び図３を用いて説明する。なお、日射光は直達日射光と散乱日射光とに大別され、説明の便宜上、図２では直達日射光、図３では拡散日射光に着目して説明する。また、実際には異なる２媒質の境界面で屈折が生じるが、その記載を省略する。
【００２８】
図２（ａ）において、窓ガラス５２のうち、日射光の光路中に鏡面反射層１１が配置されていない部分を領域Ｘ、鏡面反射層１１が配置されている部分を領域Ｙとしたとき、窓ガラス５２の領域Ｘに入射する直達日射光Ｓ１は、窓ガラス５２を透過して内部空間Ｂに到達する。内部空間Ｂに直達日射光Ｓ１が到達することにより、オフィスビル５０での採光が確保される。一方、窓ガラス５２の領域Ｙ、すなわち鏡面反射層１１に入射する直達日射光Ｓ２は、鏡面反射層１１にて入射角と同一の出射角で反射して（θｉ＝θｒ）鏡面反射層１３に到達し、更に、鏡面反射層１３で反射して、反射光Ｓ２’が日射光Ｓ２の光源方向に出射する。これにより、直達日射光Ｓ２が鏡面反射層１１，１３によって再帰反射される。
【００２９】
また、鏡面反射層１３に入射する直達日射光Ｓ３は、図２（ｂ）に示すように、鏡面反射層１３にて入射角と同一の出射角で反射されて鏡面反射層１１に到達し、更に、鏡面反射層１１で反射する。その後、反射光Ｓ３’が光透過性板材１２に到達すると、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３を透過して、直達日射光Ｓ３の光源方向に出射する。また、鏡面反射層１３での反射後に鏡面反射層１１に到達せずに光透過性板材１２に到達した反射光は、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３を透過して上方に出射する。これにより、直達日射光Ｓ３が鏡面反射層１１，１３によって再帰反射される。
【００３０】
この外皮構造１において、散乱日射光Ｓ４に含まれる可視光は、図３に示すように、窓ガラス５２全体に照射される。このうち、可視光Ｓ４−１は、窓ガラス５２の領域Ｘを透過して、オフィスビル５０の内部空間Ｂに入射し、利用者Ｈに到達する。また、可視光Ｓ４−２は、鏡面反射層１１及び窓ガラス５２の領域Ｙを透過して、オフィスビル５０の内部空間Ｂに入射し、利用者Ｈに到達する。領域Ｘの可視光透過率は、窓ガラス５２の可視光透過率によって定まる。一方、領域Ｙの可視光透過率は、窓ガラス５２の可視光透過率と鏡面反射層１１の可視光透過率との積によって定まり、領域Ｘの可視光透過率よりも小さくなる。このため、利用者Ｈが内部空間Ｂ側から窓ガラス５２を見たとき、領域Ｙは領域Ｘよりも若干暗く見えるものの、違和感のない程度であり、鏡面反射層１１及び窓ガラス５２越しに、外部の景色を十分に視認することができる。
【００３１】
また、日中（昼光下）では、建物外部の光強度が建物内部の光強度よりも大きいため、外部から鏡面反射層１１を透過して利用者Ｈに到達する可視光Ｓ４−２は、内部空間Ｂから鏡面反射層１１を反射して利用者Ｈに到達する可視光（不図示）よりも十分大きい。よって、鏡面反射層１１における可視光透過率が可視光反射率に対して著しく小さくない限り、領域Ｙにおける利用者Ｈの視界が損なわれることはない。
【００３２】
図４は、図１の外皮構造１が設けられたオフィスビル５０からの眺望を示す図である。図１の外皮構造１では、窓ガラス５２上に鏡面反射層１１が配置されているため、窓ガラス５２の中央付近に、領域Ｘ，Ｙの境界に当たる鏡面反射層１１の上端１１ｂが若干視認される程度である。外部から内部空間Ｂに入射する可視光の光路上には、実質的に窓ガラス５２と鏡面反射層１１のみが位置しており、利用者Ｈの視界が十分に確保される。
【００３３】
上述したように、本実施形態によれば、鏡面反射層１１が、オフィスビル５０の所定階Ａの開口部５１に配された窓ガラス５２の外面５２ａに設けられる。そして、光透過性板材１２が鏡面反射層１１の下端１１ａから外方に延設し、鏡面反射層１３が、光透過性板材１２の上面１２ａに設けられる。本構成により、鏡面反射層１１，１３の一方で反射した日射光が、他方の鏡面反射層で更に反射し、当該日射光の光源方向に出射するので、オフィスビル５０の外周部に到達した日射光を再帰反射させることができる。また、窓ガラス５２の近傍に視界を遮る部材を配置しないため、閉塞感がない。更に、２つの鏡面反射層１１，１３で再帰反射を実現するため、構造が簡単で、煩雑なメンテナンス作業を要しない。したがって、日中の採光を確保しつつ、オフィスビル５０における日射光の吸収を抑制し、且つ簡単な構成で開放感が得られる外皮構造を提供することができる。また、オフィスビル５０における日射光の吸収を効果的に抑制することができるので、人工排熱を低減することが可能となり、サステナブルな建築物を提供することが可能となる。
【００３４】
図５は、図１の外皮構造の変形例を示す断面図である。図５の外皮構造は、図１の外皮構造と基本的に同じであり、同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、以下に異なる部分を説明する。
【００３５】
図５の外皮構造が適用されるオフィスビル６０は、開口部６１に配された窓ガラス６２と、該窓ガラスの直下に配置された腰壁６３とを有しており、窓ガラス６２から採光することにより、該オフィスビル内で昼光を可視光として使用する構造である。そして、図５の外皮構造２は、腰壁６３の外面６３ａに設けられた鏡面反射層２１を備えている。すなわち、図１の外皮構造１では、鏡面反射層１１が窓ガラス５２の外面５２ａに取り付けられるのに対し、図５の外皮構造２では、鏡面反射層２１が腰壁６３の外面６３ａに取り付けられる点で異なっている。
【００３６】
鏡面反射層２１は、腰壁６３の外面６３ａ全体に設けられてもよいし、外面６３ａの一部に設けられてもよい。また、図５の外皮構造２において、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３は図１の外皮構造１と同一構成であるが、腰壁６３の高さ或いは鏡面反射層２１の鉛直方向長さに応じて、外方への延出方向長さが変更されてもよい。
【００３７】
このように、オフィスビル６０が腰壁６３を有する場合、図５の外皮構造２を適用することにより、２つの鏡面反射層２１，１３で再帰反射を実現することができ、且つ窓ガラス６２の近傍に視界を遮る部材が配置されない。よって、本構成によっても上記同様の効果を奏することができる。
【００３８】
図６は、図１の外皮構造の他の変形例を示す断面図である。図６の外皮構造３は、躯体５４の外部側側面５４ａに取り付けられ、且つ窓ガラス５２の上方に配置された庇２２を備えている。すなわち、図１の外皮構造１では、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３が庇の役割を果たすのに対し、図５の外皮構造３は、庇２２を別途設けた点で異なっている。本実施形態では、庇２２は光透過性板材１２と略平行に設けられており、光透過性板材１２と同じ長さで外方に延出している。なお、庇２２は、上方から照射される直達日射光を遮断可能であればよく、形状や寸法、材質、取り付け角度など、適宜調整して設けることができる。また、庇２２は、光透過性板材１２及び鏡面反射層１３からなる部材と同一構成であってもよい。
【００３９】
このように、外皮構造３で庇２２を別途設けることにより、鏡面反射層１１，１３によって再帰反射を確実に実現できると共に、内部空間Ｂに入射する直達日射光を適度に調整することができる。
【００４０】
以上、上記実施形態に係る建物の外皮構造について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００４１】
また、本実施形態では外皮構造をオフィスビルに適用しているが、これに限らず、工場、商業施設、病院など、複数階を有する建物に適用してもよい。また、都市計画地域など、所定地域に建設される複数の建物全体に本発明の外皮構造を適用することにより、当該地域全体での電気、ガス等の従来エネルギーの消費を抑制し、地域全体の省エネルギー化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１  外皮構造
２  外皮構造
３  外皮構造
１１  鏡面反射層
１１ａ  下端
１２  光透過性板材
１２ａ  上面
１３  鏡面反射層
２１  鏡面反射層
２２  庇
５０  オフィスビル
５１  開口部
５２  窓ガラス
５２ａ  外面
５３  床
５４  躯体
５４ａ  外部側側面
５５  天井
６０  オフィスビル
６１  開口部
６２  窓ガラス
６３  腰壁
６３ａ  外面
Ａ  所定階
Ａ’  直下階
Ｂ  内部空間
Ｂ’  内部空間
Ｈ  利用者
Ｓ１  直達日射光
Ｓ２  直達日射光
Ｓ２’  反射光
Ｓ３  直達日射光
Ｓ３’  反射光
Ｓ４  散乱日射光
Ｓ４−１  可視光
Ｓ４−２  可視光
Ｘ  領域
Ｙ  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006740581.tif 000008
【図８】
0006740581.tif 000009