(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱方法を改善可能な技術を提供することである。【解決手段】本発明の一側面に係る窓システムは、室内側に配置される内側ガラス材と、前記内側ガラス材と対向して室外側に配置され、少なくとも一部分に太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部を有する外側ガラス材と、前記太陽光を集熱する集熱面を有する集熱体であって、前記レンズ機能部により屈折した直達日射が当該集熱面に当たるように前記外側ガラス材と前記内側ガラス材との間に配置された集熱体と、を備える。【選択図】図３
2017096504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内側に配置される内側ガラス材と、
前記内側ガラス材と対向して室外側に配置され、少なくとも一部分に太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部を有する外側ガラス材と、
前記太陽光を集熱する集熱面を有する集熱体であって、前記レンズ機能部により屈折した直達日射が当該集熱面に当たるように前記外側ガラス材と前記内側ガラス材との間に配置された集熱体と、
を備える窓システム。
【請求項２】
前記集熱体は、１又は複数の真空管式の集熱器で構成される、
請求項１に記載の窓システム。
【請求項３】
前記レンズ機能部は、前記外側ガラス材の表面に形成された凹凸によって構成される、
請求項１又は２に記載の窓システム。
【請求項４】
前記レンズ機能部は、前記外側ガラス材の室内側又は室外側の面に配置されるレンズ部材によって構成される、
請求項１又は２に記載の窓システム。
【請求項５】
前記レンズ部材は、リニアフレネルレンズで構成される、
請求項４に記載の窓システム。
【請求項６】
前記外側ガラス材と前記内側ガラス材とは水平方向に対向し、
前記集熱体は複数で構成され、
前記レンズ部材は複数で構成され、
前記複数のレンズ部材は垂直方向に離間して配置され、
前記複数の集熱体は、前記複数のレンズ部材それぞれに対応するように、垂直方向に離間して配置される、
請求項４又は５に記載の窓システム。
【請求項７】
建物の窓面に利用される窓システムであって、請求項１から６のいずれか１項に記載の窓システムと、
熱を搬送するための熱搬送機構と、
前記熱搬送機構で搬送された熱によって温められた温水を貯湯する貯湯タンクと、
を備え、
前記熱搬送機構は、前記集熱体に集められた熱を搬送する、
給湯システム。
【請求項８】
建物の窓面に利用される窓システムであって、請求項１から６のいずれか１項に記載の窓システムと、
熱を搬送するための熱搬送機構と、
前記熱搬送機構で搬送された熱を利用して、暖房、冷房及び除湿の少なくともいずれかを行う空調機構と、
を備え、
前記熱搬送機構は、前記集熱体に集められた熱を搬送する、
空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓システム、給湯システム、及び空調システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高層建築物では、外装を軽量化して柱及び梁の構造部材へ作用する荷重負担を軽減し、それにより構造部材の寸法を小さくしてコスト削減を図る目的から、外装ガラス張り構造が多用されている。この外装ガラス張り構造の建築物では、ガラスを透過し室内に流入する太陽熱の処理が課題になっている。
【０００３】
従来、このような課題を解決するため、外装ガラス張り構造の建築物では、外壁の外側と内側とにガラス壁を設ける二重構造（ダブルスキン構造）が採用されている。このダブルスキン構造に係る空調システムでは、外側及び内側のガラス壁の間にできた中間層で太陽熱を遮熱し、当該中間部に籠った熱を排気するように空気を流す。これによって、当該空調システムでは、窓際周辺部（ペリメータゾーン）の熱環境をコントロールし、室内に流入する太陽熱を処理することができる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５６６３７号公報
【特許文献２】特開２０１４−００５９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のダブルスキン構造では、太陽熱を遮断するための高機能なガラスをガラス壁（ガラス窓）に用いるとともに、ファンを用いて中間層に籠った空気を屋外に排気することが行われている。しかしながら、空気による熱搬送は効率が悪く、中間層の空気に閉じ込められた熱が建物内に再放出されてしまうため、太陽光の遮熱効率が悪いという問題点があった。
【０００６】
一方で、太陽光を集熱する技術として、建物の屋上などで利用される太陽光集熱器が知られている（例えば、特許文献２）。しかしながら、従来の太陽光集熱器は、日射の全てを集熱するので日射を完全に遮蔽してしまう。そのため、このような太陽光集熱器は、建物の窓面で利用するのには不適であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、一側面では、このような点を考慮してなされたものであり、その目的は、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱方法を改善可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００９】
すなわち、本発明の一側面に係る窓システムは、室内側に配置される内側ガラス材と、前記内側ガラス材と対向して室外側に配置され、少なくとも一部分に太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部を有する外側ガラス材と、前記太陽光を集熱する集熱面を有する集熱体であって、前記レンズ機能部により屈折した直達日射が当該集熱面に当たるように前記外側ガラス材と前記内側ガラス材との間に配置された集熱体と、を備える。
【００１０】
当該構成に係る窓システムでは、入射する太陽光のうちの指向性を持つ直達日射成分は、レンズ機能部によって屈折させられ、両ガラス材の間に配置された集熱体により吸収される。そのため、当該構成によれば、太陽光の直達日射成分の少なくとも一部を室内に侵入しないようにすることができる。加えて、当該窓システムでは、集熱体に当たる直達日射成分の熱を、両ガラス材の間の内部空間と集熱体とにより閉じ込めることができる。したがって、当該構成によれば、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱効率を高めることができる。
【００１１】
また、当該構成に係る窓システムでは、太陽光の散乱日射成分については、指向性を持たないため、レンズ機能部による屈折を無視し、室内に透過させることができる。そのため、レンズ機能部と集熱体とで直達日射成分を完全に遮断した場合であっても、散乱日射成分を室内に取り込むことが可能である。したがって、当該構成によれば、日射の全てを遮断することはなく、室内に適度に採光することができる。
【００１２】
以上より、当該構成によれば、窓面における日射の遮熱、集熱、及び採光の３つの機能を同時に実現することができる。そのため、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱方法を根本から改善することができ、建物の窓面の利用に適した窓システムを提供することができる。
【００１３】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記外側ガラス材と前記内側ガラス材との間の内部空間は真空であってよい。当該構成では、真空であることによって内部空間における熱の伝達を遮断することができるため、両ガラス材の間に配置される集熱体により集熱した熱が、室内側に再放射されるのを防止することができる。したがって、当該構成によれば、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱効率をより高めることができる。
【００１４】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記レンズ機能部は、前記外側ガラス材の表面に形成された凹凸によって構成されてよい。当該構成では、外側ガラス材のレンズ機能部が、当該外側ガラス材の表面に形成された凹凸によって実現される。すなわち、当該構成では、外側ガラス材として、いわゆる型板ガラスが利用される。この型板ガラスは大量生産する際に安価で作製することができる。そのため、当該構成によれば、本発明に係る窓システムを大量生産する際に、外側ガラス材にレンズ部材を別体として貼り付ける場合に比べて、少なくともレンズ部材の貼り付け工程を省略できる分だけ、当該窓システムの製造コストを抑えることができる。
【００１５】
なお、型板ガラスとは、主にロールアウト製法によってガラス表面に凹凸模様が施されたガラス材のことである。例えば、リニアフレネルレンズの凹凸形状のような模様等、ガラス表面に形成する凹凸模様を適宜選択することで、ガラス表面に形成した凹凸を、太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部として機能させることができる。
【００１６】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記レンズ機能部は、前記外側ガラス材の室内側又は室外側の面に配置されるレンズ部材によって構成されてよい。当該構成によれば、レンズ機能部がレンズ部材により実現されるため、外側ガラス材そのものは、レンズ機能を備えていなくてもよい。そのため、窓ガラスに利用される一般的なガラス材をそのまま外側ガラス材として採用することができる。したがって、当該構成によれば、本発明に係る窓システムを簡易な構成で実現することができる。
【００１７】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記レンズ部材は、前記外側ガラス材の室内側の面に配置されてよい。当該構成によれば、レンズ部材は、両ガラス材の間に配置される。そのため、レンズ部材が、雨風等に晒されるのを防ぐことができ、これによって、汚れてしまうのを防止することができる。
【００１８】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記レンズ部材は、リニアフレネルレンズシートで構成されてよい。当該構成では、直達日射を屈折させるレンズ部材にリニアフレネルレンズシートを採用することで、直達日射の集熱体への集光性を高めることができる。したがって、当該構成によれば、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。
【００１９】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記外側ガラス材と前記内側ガラス材とは水平方向に対向していてもよく、前記集熱体は複数で構成されてもよい。そして、前記複数の集熱体はそれぞれ垂直方向に離間して配置されてよい。当該構成では、外側ガラス材と内側ガラス材とが水平方向に対向するのに対して、複数の集熱体がそれぞれ垂直方向に離間して配置される。これによって、太陽光の直達日射成分を各集熱体で適切に集熱することができる。したがって、当該構成によれば、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。
【００２０】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記外側ガラス材と前記内側ガラス材とは水平方向に対向していてもよく、前記集熱体は複数で構成されてもよく、前記レンズ部材は複数で構成されてもよい。そして、前記複数のレンズ部材は垂直方向に離間して配置されてよく、前記複数の集熱体は、前記複数のレンズ部材それぞれに対応するように、垂直方向に離間して配置されてよい。当該構成では、複数のレンズ部材がそれぞれ垂直方向に離間して配置され、かつ、複数の集熱体がそれぞれ、各レンズ部材に対応するように、垂直方向に離間して配置される。そのため、当該構成によれば、各レンズ部材により屈折した直達日射が各集熱体により吸収されるように、各レンズ部材及び各集熱体は適切に配置し、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。また、外側ガラス材全面をレンズ部材で覆う場合に比べて、レンズ部材を設ける面積は少なくて済む。したがって、当該構成によれば、直達日射の遮蔽性を高めつつ、製造コストを抑えることができる。
【００２１】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記集熱体は、１又は複数の真空管式の集熱器で構成されてよい。当該構成では、真空管式の集熱器を集熱体に利用することで、集熱体に集熱した熱が再び放射されるのを防止することができる。そのため、当該構成によれば、集熱体に閉じ込めた熱が建物内に再放出されるのを防止することができ、これによって、ペリメーターゾーンの遮熱効率を高めることができる。
【００２２】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記外側ガラス材と前記内側ガラス材とは水平方向に対向していてもよく、前記集熱体は、前記集熱面が垂直方向を向くように配置されてもよい。当該構成では、集熱面を垂直方向に向けることで、当該集熱面により遮蔽される散乱日射成分を低減することができる。したがって、当該構成によれば、散乱日射の採光性を高めることができる。
【００２３】
また、上記一側面に係る窓システムの別の形態として、前記外側ガラス材と前記内側ガラス材とは水平方向に対向していてもよく、前記集熱体は、垂直方向から傾いた方向を前記集熱面が向くことで、前記外側ガラス材の方を前記集熱面が向くように配置されていてもよい。当該構成によれば、集熱面を外側ガラス材の方に向けることで、当該集熱面により吸収される直達日射成分を増加させることができる。したがって、当該構成によれば、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の一側面に係る給湯システムは、建物の窓面に利用される窓システムであって、上記いずれかの形態の窓システムと、熱を搬送するための熱搬送機構と、前記熱搬送機構で搬送された熱によって温められた温水を貯湯する貯湯タンクと、を備え、前記熱搬送機構は、前記集熱体に集められた熱を搬送する。当該構成によれば、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱効率を高めつつ、窓システムの集熱体で集められた熱を給湯に利用することができる。
【００２５】
また、本発明の一側面に係る空調システムは、建物の窓面に利用される窓システムであって、上記いずれかの形態の窓システムと、熱を搬送するための熱搬送機構と、前記熱搬送機構で搬送された熱を利用して、暖房、冷房及び除湿の少なくともいずれかを行う空調機構と、を備え、前記熱搬送機構は、前記集熱体に集められた熱を搬送する。当該構成によれば、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱効率を高めつつ、窓システムの集熱体で集められた熱を空調に利用することができる。
【発明の効果】
【００２６】
ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱方法を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、実施の形態に係る窓システムを模式的に例示する側面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る窓システムの内部構造を模式的に例示する正面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る窓システムにおける太陽光の屈折と集熱体との関係を模式的に例示する。
【図４】図４は、実施の形態に係る伝熱フィンが集熱管の軸回りに回転する場面を模式的に例示する。
【図５】図５は、実施の形態に係る給湯システムを模式的に例示する。
【図６】図６は、実施の形態に係る空調システムを模式的に例示する。
【図７】図７は、実施の形態に係るデシカント空調システムを例示する。
【図８】図８は、他の形態に係る窓システムを模式的に例示する側面図である。
【図９】図９は、他の形態に係る窓システムを模式的に例示する側面図である。
【図１０】図１０は、他の形態に係る窓システムを模式的に例示する側面図である。
【図１１】図１１は、他の形態に係る窓システムの集熱体を構成する真空管式集熱器の構成を模式的に例示する断面図である。
【図１２】図１２は、他の形態に係る窓システムの集熱体を構成する真空管式集熱器の構成を模式的に例示する断面図である。
【図１３】図１３は、他の形態に係る窓システムを模式的に例示する正面図である。
【図１４】図１４は、建物と太陽光との関係を模式的に例示する。
【図１５】図１５は、他の形態に係る窓システムを模式的に例示する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形が行われてもよい。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００２９】
§１  構成例
［窓システム］
まず、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る窓システム１の構成例を説明する。図１は、本実施形態に係る窓システム１を模式的に例示する側面図である。図２は、本実施形態に係る窓システム１の内部構造を模式的に例示する正面図である。
【００３０】
なお、図１及び図２では、説明の便宜のため、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を用いて各方向を例示している。ここでは、ｚ軸方向が地面に対して垂直な方向に相当し、ｚ軸の正の向きが鉛直上向きに相当する。また、ｘｙ平面は地面に対して水平な面に相当し、ｘ軸方向及びｙ軸方向はそれぞれ地面に対して水平な方向に相当する。以下では、ｚ軸正の方向及び負の方向をそれぞれ「上」及び「下」と称し、ｘ軸正の方向及び負の方向をそれぞれ「左」及び「右」と称し、ｙ軸正の方向及び負の方向をそれぞれ「前」及び「後」と称することとする。図３以降も各方向を同様に称する。
【００３１】
図１に例示されるように、本実施形態に係る窓システム１は、室内側に配置される内側ガラス材１１と、室外側に配置された外側ガラス材１２と、両ガラス材（１１、１２）の間の内部空間１４に配置された複数の集熱体１３と、を備えている。この窓システム１は、外装ガラス張り構造の建築物の窓ガラスとして利用されるものである。以下、各構成要素について説明する。
【００３２】
（内側ガラス材及び外側ガラス材）
まず、内側ガラス材１１及び外側ガラス材１２について説明する。本実施形態では、内側ガラス材１１及び外側ガラス材１２はそれぞれ板状に形成されており、互いに水平方向に対向するように配置されている。そして、図１に例示されるように、両ガラス材（１１、１２）の上下の両端は、矩形状の枠材１５によって固定されている。また、図２に例示されるように、両ガラス材（１１、１２）の左右の側辺は、矩形状の縦枠材１６によって固定されている。これによって、本実施形態に係る窓システム１は、いわゆる二重ガラスとして構成される。
【００３３】
本実施形態では、窓システム１の前方、すなわち、外側ガラス材１２の外から太陽光が入射することを想定しており、当該外側ガラス材１２には、複数のレンズ部材１２１が垂直方向に離間して配置されている。具体的には、外側ガラス材１２は室内側の面１２２と室外側の面１２３とを有しており、各レンズ部材１２１は、垂直方向に離間して配置されるように、外側ガラス材１２の室内側の面１２２に貼り付けられている。
【００３４】
各レンズ部材１２１は、太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部として機能するように適宜形成される。例えば、各レンズ部材１２１は、太陽光の直達日射を後述する集熱体１３の集熱面１３３に集光するように、集熱体１３上に焦点を有するように形成されてもよい。ただし、各レンズ部材１２１の形状はこのような例に限定されなくてもよく、適宜形成された各レンズ部材１２１は、そのような焦点を有していなくてもよい。各レンズ部材１２１の材料及び形状は、太陽光の直達日射を屈折可能であれば、実施の形態に応じて適宜選択可能である。例えば、各レンズ部材１２１には、樹脂製（アクリル樹脂等）又はガラス製のリニアフレネルレンズが用いられてもよい。このとき、リニアフレネルレンズの形状は、実施の形態に応じて適宜選択されてよく、例えば、リニアフレネルレンズは、シート状に形成されてもよい。これにより、外側ガラス材１２は、各レンズ部材１２１の部分に、太陽光の直達日射を屈折させるレンズ機能部を有することができる。ただし、各レンズ部材１２１は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、各レンズ部材１２１は、単に光を屈折させるだけのプリズム板等で構成されてもよい。
【００３５】
なお、内側ガラス材１１及び外側ガラス材１２には、種々の公知のガラス材が利用可能である。ただし、後述する集熱体１３から再放射された熱が室内に侵入するのを防止（低減）する観点から、内側ガラス材１１は、内部空間１４側の面に金属膜を有するＬｏｗ−Ｅ（Low-emissivity）ガラスであるのが好ましい。また、太陽光を透過させ、集熱体１３で集熱する熱の量を高める観点から、外側ガラス材１２は、金属膜を有さず、透過性の高い透明のガラスであるのが好ましい。
【００３６】
（集熱体）
次に、集熱体１３について説明する。本実施形態では、両ガラス材（１１、１２）の間の内部空間１４に、複数の集熱体１３が、垂直方向に離間して配置される。各集熱体１３は、円筒状の集熱管１３１と、当該集熱管１３１に連結された板状の伝熱フィン１３２と、を備えている。
【００３７】
本実施形態では、各集熱体１３は、各レンズ部材１２１に対応するように、換言すると、各レンズ部材１２１により屈折した直達日射の少なくとも一部が伝熱フィン１３２の上面に当たるように、適宜配置されている。この伝熱フィン１３２の上面は、太陽光の熱を集熱する集熱面１３３を構成する。すなわち、太陽光の直達日射が集熱面１３３（上面）に当たると、当該太陽光の熱が集熱面１３３に集熱され、これにより、伝熱フィン１３２が温められる。この伝熱フィン１３２の熱は、集熱管１３１に伝達される。
【００３８】
各集熱体１３の集熱管は、図２に例示されるように、左右方向の両端において、軸回りに回転可能に左右一対の縦枠材１６と連結している。また、各縦枠材１６には、熱媒体が流れる配管（不図示）が通っており、各集熱体１３の集熱管１３１は、各縦枠材１６内を通る配管と連結している。そのため、各集熱体１３の集熱管１３１内には、縦枠材１６内の配管から供給される熱媒体が流れる。
【００３９】
熱媒体は、伝熱フィン１３２から伝達される熱を搬送するための液体、気体等の媒体であり、例えば、水、不凍液等である。当該熱媒体は、ポンプの作用によって配管内を移動しており、各集熱体１３の集熱管１３１を通過する際に、伝熱フィン１３２から当該集熱管１３１に伝達された熱によって温められる。すなわち、集熱面１３３で集熱された熱は、集熱管１３１内を流れる熱媒体に吸収される。
【００４０】
具体的に、図２の例では、右側の縦枠材１６内の配管に、窓システム１の外部から比較的に冷たい熱媒体が供給される。右側の縦枠材１６内の配管に供給された熱媒体は、各集熱体１３の集熱管１３１を通って、左側の縦枠材１６内の配管に移動する。この際、熱媒体は、伝熱フィン１３２から当該集熱管１３１に伝達された熱によって温められる。換言すると、集熱面１３３で集熱された熱が熱媒体に吸収される。
【００４１】
なお、集熱面１３３で集熱した熱を吸収した熱媒体は、下水道にそのまま排水されてもよいし、後述する給湯システム、空調システム等の他のシステムで利用されてもよい。図２の例では、左側の縦枠材１６内の配管が、下水道への配管、他のシステムへの配管等に連結され、集熱面１３３で集熱した熱を吸収した熱媒体が、窓システム１の外部に排出される。
【００４２】
このような集熱体１３は、例えば、次のようにして作製することができる。すなわち、プレス加工等によって、平板状の伝熱フィン１３２の略中央に略半円状の凹部を形成する。そして、当該伝熱フィン１３２の凹部に集熱管１３１を半田付けする。これにより、各集熱体１３を作製することができる。
【００４３】
なお、集熱管１３１及び伝熱フィン１３２の材料は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、集熱管１３１及び伝熱フィン１３２はそれぞれ、銅製、アルミ製、ステンレス銅製等であってよい。
【００４４】
また、伝熱フィン１３２の上面、すなわち、集熱面１３３には、太陽熱の吸収率を高めるために、熱放射率（長波放射率とも称される）を低減する表面処理がなされてもよい。このような表面処理の例として、例えば、黒色塗装、半選択吸収塗装、選択吸収膜処理等を挙げることができる。
【００４５】
これらのうち選択吸収膜処理では、伝熱フィン１３２の表面上に、化成処理、電解処理等によって、酸化銅、着色ステンレス、特殊電解皮膜、ブロッククロム等の金属酸化物の薄膜層を形成する。当該薄膜層を形成した表面（集熱面１３３）では、半導体効果、緩衝効果、空隙構造効果、共鳴散乱効果等によって、太陽光スペクトルでの吸収率が高くなる。すなわち、集熱面１３３における太陽光の吸収率を高め、熱放射率を低減することができる。その他の表面処理についても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
したがって、以上のような表面処理により、伝熱フィン１３２が集熱面１３３で太陽光の熱を吸収した後に、吸収した熱が当該伝熱フィン１３２から再放射させるのを低減することができる。すなわち、集熱体１３による集熱効率を高めることができ、これによって、本実施形態に係る窓システム１を利用した建物の窓辺における遮熱効率を高めることができる。
【００４７】
本実施形態に係る集熱体１３は、以上のような構成により、集熱面１３３に当たる直達日射に基づき、太陽光の熱を集熱することができる。なお、伝熱フィン１３２において集熱された熱が室内側に再放射されてしまうと、窓辺における遮熱効率が低下してしまう。そのため、両ガラス材（１１、ｌ２）の間の内部空間１４は真空であるのが好ましい。すなわち、窓システム１は、真空二重ガラスとして構成されるのが好ましい。これによって、内部空間１４における熱の伝達を遮断することができるため、両ガラス材（１１、１２）の間に配置される各集熱体１３により集熱した熱が、室内側に再放射されるのを防止又は低減することができる。ただし、内部空間１４の状態は、このような例に限定されなくてもよく、真空状態でなくてもよい。また、上記のとおり、内側ガラス材１１にＬｏｗ−Ｅガラスを採用することで、各集熱体１３により集熱した熱が、室内側に再放射されるのを防止又は低減することができる。
【００４８】
（集熱及び採光の仕組み）
次に、図３を更に用いて、本実施形態に係る窓システム１が太陽光の熱を集熱しつつ、室内に太陽光を採光する仕組みについて説明する。図３は、本実施形態に係る窓システム１における太陽光の屈折と集熱体１３との関係を模式的に例示する。本実施形態に係る窓システム１は、建物の窓として利用される。そのため、外側ガラス材１２の外側から太陽光が入射する。
【００４９】
ここで、外側ガラス材１２の室内側の面１２２に配置された各レンズ部材１２１は、例えば、リニアフレネルレンズシートであり、指向性のある光を屈折させる。すなわち、各レンズ部材１２１は、太陽光のうち直達日射ＳＡを屈折させる。図３の例では、各レンズ部材１２１は、直達日射ＳＡを下方向に曲げる。
【００５０】
本実施形態では、直達日射ＳＡを曲げた方向には、各レンズ部材１２１に対応して、各集熱体１３が配置される。そのため、各レンズ部材１２１により屈折した直達日射ＳＡの少なくとも一部（好ましくは全て）は、各集熱体１３によって遮られる。なお、各集熱体１３では、上記のとおり、直達日射ＳＡの熱を集熱し、集熱管１３１内を流れる熱媒体によって集熱した熱を外部に搬送する。
【００５１】
一方、太陽光のうち散乱日射ＳＢは、様々な方向を向いているため、各レンズ部材１２１によって単一方向には屈折しない。そのため、散乱日射ＳＢの殆どは、各集熱体１３により遮られず、室内側に侵入する。
【００５２】
以上により、本実施形態に係る窓システム１は、図３に例示されるように、熱量の大きい直達日射ＳＡを各集熱体１３の方に曲げて遮熱しつつ、熱量の小さい散乱日射ＳＢをそのまま透過させて室内側に採光することができる。
【００５３】
（集熱面の傾斜角度）
次に、図４を更に用いて、集熱面１３３の傾斜角度について説明する。図４は、本実施形態に係る伝熱フィン１３２が集熱管１３１の軸回りに回転する場面を模式的に例示する。太陽の位置が変わり、窓システム１に対する太陽光の直達日射の入射角度が変わると、各レンズ部材１２１により屈折した直達日射が進む方向も変わる。
【００５４】
そのため、太陽の位置が変わると、集熱面１３３に当たる直達日射の量が減ってしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、直達日射が適切に当たるように集熱面１３３の向きを調節可能なように、各集熱体１３は、集熱面１３３の傾斜角度を変更可能に構成される。具体的には、各集熱体１３は、次のように構成される。
【００５５】
すなわち、図１及び図２に例示されるように、各集熱体１３の集熱管１３１の両端には、それぞれ歯車１３４が回転自在に取り付けられている。また、窓システム１の上下方向の枠材１５内には、歯付きプーリー１５１が配置されており、この歯付きプーリー１５１には紐状部材１５２が巻き回されている。これにより、紐状部材１５２は、各集熱管１３１の前方及び後方で上下方向に移動可能に構成される。この紐状部材１５２は、各集熱管１３１の前方及び後方で各集熱体１３の歯車１３４と噛合している。
【００５６】
そして、当該歯付きプーリー１５１は、窓システム１の外部から手動で回転操作できるように構成される。これにより、ユーザは、歯付きプーリー１５１を介して紐状部材１５２を操作することで、図４に例示されるように、各集熱体１３の集熱面１３３の傾斜角度を変更することができる。
【００５７】
例えば、図４の実線で示されるように、各集熱体１３の集熱面１３３の傾斜角度を調節することにより、各集熱体１３は、集熱面１３３が垂直方向を向くように配置されてもよい。各集熱体１３をこのような配置にすることで、各集熱面１３３により遮蔽される散乱日射成分を低減することができる。したがって、当該配置によって、散乱日射の採光性を高めることができる。
【００５８】
また、例えば、図４の点線で示されるように、各集熱体１３の集熱面１３３の傾斜角度を調節することにより、各集熱体１３は、垂直方向から傾いた方向を集熱面１３３が向くことで、外側ガラス材１２の方を集熱面１３３が向くように配置されてもよい。各集熱体１３をこのような配置にすることで、集熱面１３３により吸収される直達日射成分を増加させることができる。したがって、当該配置によって、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。なお、この場合、集熱面１３３の傾斜角度は、直達日射の進入方向に応じて適宜決定される。
【００５９】
（作用・効果）
本実施形態に係る窓システム１では、外側ガラス材１２に入射する太陽光のうちの指向性を持つ直達日射成分を各レンズ部材１２１（レンズ機能部）で屈折させ、両ガラス材（１１、１２）の間に配置された各集熱体１３により吸収することができる。そのため、本実施形態に係る窓システム１によれば、太陽光の直達日射成分の少なくとも一部を室内に侵入しないようにすることができる。
【００６０】
加えて、当該窓システム１では、各集熱体１３に当たる直達日射成分の熱を、両ガラス材（１１、１２）の間の内部空間１４と各集熱体１３とにより閉じ込めることができる。したがって、本実施形態に係る窓システム１を窓ガラスとして利用することで、室内に侵入する太陽熱を低減することができ、建物の窓辺における太陽光の遮熱効率を高めることができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る窓システム１では、上記図３に例示されるように、太陽光の散乱日射成分については、指向性を持たないため、各レンズ部材１２１（レンズ機能部）による屈折を無視し、室内に透過させることができる。そのため、各レンズ部材１２１と集熱体１３とで直達日射成分を完全に遮断した場合であっても、散乱日射成分を室内に取り込むことができる。したがって、本実施形態に係る窓システム１によれば、日射の全てを遮断することはなく、室内に適度に採光することができる。
【００６２】
以上より、本実施形態に係る窓システム１によれば、窓面における日射の遮熱、集熱、及び採光の３つの機能を同時に実現することができる。そのため、ガラス窓を有する建物の窓辺における太陽光の遮熱方法を根本から改善することができ、建物の窓面の利用に適した窓システムを提供することができる。
【００６３】
特に、室内の温度を上昇させる主要な原因は、熱量の小さい散乱日射成分ではなく、熱量の大きい直達日射成分である。本実施形態に係る窓システム１によれば、そのような室内の温度を上昇させる原因となる直達日射成分を遮断し、かつ、熱量の小さい散乱日射成分を室内に採光する。したがって、本実施形態に係る窓システム１によれば、窓面における日射の遮熱、集熱、及び採光の３つの機能を適切に実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る窓システム１では、外側ガラス材１２のレンズ機能部はレンズ部材１２１により実現されるため、外側ガラス材１２自身は、レンズ機能を備えていなくてもよい。そのため、外側ガラス材１２として、窓ガラスに利用される一般的なガラス材をそのまま採用することができる。したがって、上記窓システム１は、汎用性の高い材料によって簡易に実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る窓システム１では、集熱体１３が複数で構成され、レンズ部材１２１が複数で構成される。そして、各集熱体１３は、各レンズ部材１２１に対応して配置される。すなわち、各集熱体１３は、各レンズ部材１２１により屈折した直達日射が集熱面１３３に当たるように適切に配置される。
【００６６】
したがって、本実施形態に係る窓システム１によれば、各レンズ部材１２１により屈折した直達日射が各集熱体１３により吸収されるように、各レンズ部材１２１及び各集熱体１３が適切に配置されるため、直達日射の遮蔽性及び集熱性を高めることができる。また、外側ガラス材１２全面をレンズ部材１２１で覆う場合に比べて、レンズ部材１２１を設ける面積が少なくて済むため、製造コストを抑えることができる。
【００６７】
［給湯システム］
次に、図５を用いて、上述した窓システム１を利用した給湯システムについて説明する。図５は、窓システム１を備える給湯システム２Ａを例示する。図５で例示されるように、本実施形態に係る窓システム１は、例えば、給湯システム２Ａの構成要素として、利用することができる。
【００６８】
図５で例示されるように、本実施形態に係る給湯システム２Ａは、上記窓システム１を含む第１配管経路Ａと、貯湯タンク２３を含む第２配管経路Ｂとを備えており、これらは熱交換器２２で連結されている。まず、第１配管経路Ａについて説明する。第１配管経路Ａは、窓システム１の各集熱管１３１に連結された閉じた経路であり、ポンプ２１により、各集熱管１３１を流れる熱媒体が図中の矢印方向に循環するようになっている。
【００６９】
また、第２配管経路Ｂは、貯湯タンク２３に追加される水道水を循環させる閉じた経路であり、ポンプ２４により貯湯タンク２３の水を第２配管経路Ｂｘの図中の矢印方向に沿って循環させている。また、貯湯タンク２３には、給湯する際に貯湯タンク２３内の温水を更に温める給湯器２５が接続されている。給湯器２５は、例えば、ガス、石油、電気等のボイラ類、又はヒートポンプであり、補助熱源として利用される。
【００７０】
以上の給湯システム２Ａは次のように動作する。すなわち、窓システム１の各集熱体１３で集められた熱は、まず、窓システム１を経由する熱媒体に取り込まれる。具体的には、ポンプ２１の作用によって、第１配管経路Ａを循環する熱媒体が各集熱体１３の集熱管１３１を通過する。このとき、当該集熱管１３１を流れる熱媒体は、伝熱フィン１３２で集められた熱を取得する。
【００７１】
そして、第１配管経路Ａ内の熱媒体に取り込まれた熱は、熱交換器２２を介して、第２配管経路Ｂ内の水に移動する。熱交換器２２によって温められた第２配管経路Ｂ内の熱媒体は、ポンプ２４の作用によって、貯湯タンク２３に蓄えられる。一方、熱交換器２２によって冷却された第１配管経路Ａ内の熱媒体は、ポンプ２１の作用によって、再度、窓システム１の各集熱体１３の集熱管１３１に流入する。
【００７２】
したがって、貯湯タンク２３には、第１配管経路Ａ、熱交換器２２、及び第２配管経路Ｂを介して搬送された熱によって温められた温水が貯湯される。つまり、この熱交換器２２、第１配管経路Ａ、及び第２配管経路Ｂが、各集熱体１３で集められた熱を搬送するための熱搬送機構に相当する。そして、本実施形態に係る給湯システム２Ａでは、貯湯タンク２３に蓄えられた温水は、給湯器２５で更に温められて、利用される。
【００７３】
当該給湯システム２Ａによれば、集熱された太陽光の熱は、建物内で給湯利用された後に、下水道に排出される。そのため、当該給湯システム２Ａによれば、ヒートアイランド現象の一因となっている建物内の熱の大気拡散を防止しつつ、集熱された太陽光の熱を有効に利用することができる。
【００７４】
なお、図５で例示される給湯システム２Ａは、窓システム１を利用した給湯システムの一例に過ぎず、上述した具体的な構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び、追加が可能である。例えば、窓システム１と貯湯タンク２３とは、熱交換器２２を介さず、直接、配管で連結されてもよい。この場合、窓システム１と貯湯タンク２３とを連結する配管が、本発明の熱搬送機構に相当する。
【００７５】
［空調システム］
次に、図６を用いて、上述した窓システム１を利用した空調システムについて説明する。図６は、窓システム１を備える空調システム２Ｂを例示する。図６で例示されるように、本実施形態に係る窓システム１は、例えば、空調システム２Ｂの構成要素として、利用することができる。
【００７６】
窓システム１から貯湯タンク２３までの経路に関しては、上記給湯システム２Ａと同様であるため、構成及び動作の説明を省略する。図６で例示される空調システム２Ｂは、上記給湯システム２Ａの構成要素の他、貯湯タンク２３を含む第３配管経路Ｃと、低温蓄熱槽２７３を含む第４配管経路Ｄとを備えている。
【００７７】
第３配管経路Ｃと第４配管経路Ｄとは、それぞれが閉じた経路となり、吸収式冷凍機２７１で連結される場合と、吸収式冷凍機２７１を経由せず、一体の閉じた経路を形成する（図の点線Ｆで連結される経路）場合と、を選択的にとることができる。なお、第３配管経路Ｃでは、ポンプ２６によって、貯湯タンク２３の水が図中の矢印方向に沿って循環し、第４配管経路Ｄでは、ポンプ２７２によって、低温蓄熱槽２７３の水が図中の矢印方向に沿って循環している。
【００７８】
そして、低温蓄熱槽２７３は、ファンコイルユニット２７５と第５配管経路Ｅで連結している。第５配管経路Ｅは、ポンプ２７４によって、低温蓄熱槽２７３とファンコイルユニット２７５との間で低温蓄熱槽２７３の水を循環させる閉じた経路である。また、ファンコイルユニット２７５は、冷媒又は熱媒として低温蓄熱槽２７３から供給される水を利用して、室内の冷房又は暖房を行う。本実施形態では、このように、吸収式冷凍機２７１、低温蓄熱槽２７３、及びファンコイルユニット２７５で、冷房及び暖房の両方を行う空調機構２７が形成されている。
【００７９】
以上の空調システム２Ｂは次のように動作する。当該空調システム２Ｂが冷房を行う場合、第３配管経路Ｃと第４配管経路Ｄとは、それぞれ閉じた経路となり、吸収式冷凍機２７１で連結される状態になる。そして、窓システム１を利用して温められた貯湯タンク２３の温水は、ポンプ２６の作用によって、吸収式冷凍機２７１に送られる。なお、上記給湯システム２Ａで説明したように、第１配管経路Ａ、熱交換器２２、及び第２配管経路Ｂが本発明の熱搬送機構に相当し、貯湯タンク２３には、窓システム１で集められた熱によって温められた温水が貯湯されている。
【００８０】
吸収式冷凍機２７１は、気化熱による冷却を行う蒸発器、蒸発器で蒸発した水蒸気を吸収液により吸収する吸収器、吸収器の吸収液の濃度を加熱により再生する再生器、及び再生器で蒸発させられた水蒸気を蒸発器で用いる冷媒に凝縮する凝縮器で構成される。吸収式冷凍機２７１では、第３配管経路Ｃは再生器に接続しており、第４配管経路Ｄは蒸発器に接続している。そして、吸収式冷凍機２７１は、第３配管経路Ｃを介して貯湯タンク２３から供給される温水を熱源として利用して、第４配管経路Ｄ内を循環する水を冷却する。
【００８１】
熱源として利用された第３配管経路Ｃの水は、ポンプ２６の作用によって貯湯タンク２３に戻り、再び熱を取得して、吸収式冷凍機２７１の熱源として利用される。一方、吸収式冷凍機２７１で冷却された第４配管経路Ｄ内の水は、ポンプ２７２の作用によって低温蓄熱槽２７３に蓄えられる。すなわち、貯湯タンク２３は、低温蓄熱槽２７３に対して熱源となる温水を蓄える高温蓄熱槽として機能する。
【００８２】
低温蓄熱槽２７３に蓄えられた冷水は、ポンプ２７４の作用によって第５配管経路Ｅ内を循環し、ファンコイルユニット２７５に供給される。ファンコイルユニット２７５は、低温蓄熱槽２７３から供給された冷水を用いて室内の空気を冷やすことで、冷房を行う。そして、ファンコイルユニット２７５が冷房を行うことで温められた水は、第５配管経路Ｅを経由して低温蓄熱槽２７３に戻り、再び冷却されて、ファンコイルユニット２７５の冷媒として利用される。本実施形態に係る空調システム２Ｂ（空調機構２７）では、このようにして、冷房が行われる。
【００８３】
一方、空調システム２Ｂが暖房を行う場合、第３配管経路Ｃと第４配管経路Ｄとは、吸収式冷凍機２７１を経由せず、直接連結して一体の閉じた経路を形成する（図の点線Ｆで連結される経路）状態となる。そのため、窓システム１を利用して温められた貯湯タンク２３の温水（図中のカッコ書き）は、ポンプ２６及びポンプ２７２のうちの少なくとも一方の作用によって、低温蓄熱槽２７３に送られる。
【００８４】
そして、低温蓄熱槽２７３に蓄えられた温水は、ポンプ２７４の作用によって第５配管経路Ｅ内を循環し、ファンコイルユニット２７５に供給される。ファンコイルユニット２７５は、低温蓄熱槽２７３から供給された温水を用いて室内の空気を暖めることで、暖房を行う。そして、ファンコイルユニット２７５が暖房を行うことで冷やされた水は、第５配管経路Ｅを経由して低温蓄熱槽２７３に戻り、再び温められて、ファンコイルユニット２７５の熱媒として利用される。また、ファンコイルユニット２７５から戻る水によって冷やされた低温蓄熱槽２７３の水は、第４配管経路Ｄ及び第３配管経路Ｃを経由して貯湯タンク２３に戻り、再び温められて、低温蓄熱槽２７３に供給される。本実施形態に係る空調システム２Ｂ（空調機構２７）では、このようにして、暖房が行われる。
【００８５】
なお、図６で例示される空調システム２Ｂは、窓システム１を利用した空調システムの一例に過ぎず、上述した具体的な構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び、追加が可能である。例えば、上記空調システム２Ｂは、冷房及び暖房の両方を行うことができるが、冷房及び暖房のいずれか一方を行えなくてもよい。
【００８６】
この場合、例えば、第３配管経路Ｃと第４配管経路Ｄとは直接連結されていなくてもよい。このとき、空調システム２Ｂ（空調機構２７）は暖房を行えない。また、例えば、第３配管経路Ｃは、吸収式冷凍機２７１に代えて、放熱器に連結されてもよい。このとき、空調システム２Ｂ（空調機構２７）は冷房を行えず、放熱器は、本発明の空調機構に相当し、貯湯タンク２３から供給される温水（熱）を利用して暖房を行う。
【００８７】
また、図６で例示される空調システム２Ｂにおいて、貯湯タンク２３から、上記給湯システム２Ａのように給湯に利用できる経路が設けられてもよい。これにより、窓システム１を用いて集められた熱を用いて冷房及び暖房の少なくともいずれか一方と給湯とを行うことのできる空調給湯システムが構成されてもよい。
【００８８】
更に、図７に例示されるように、空調機構２７に代えて、窓システム１をデシカント除湿機２８に連結することによって、除湿可能な空調システムを構成してもよい。図７は、除湿可能な空調システム２Ｃを例示する。この空調システム２Ｃでは、上記空調システム２Ｂと同様に、第１配管経路Ａ、熱交換器２２、及び第２配管経路Ｂが、各集熱体１３で集められた熱を搬送するための熱搬送機構に相当する。また、デシカント除湿機２８が、除湿を行うための空調機構に相当する。
【００８９】
デシカント除湿機２８は、例えば、デシカントローターと顕熱交換ローターとを備えており、室内の空気を室外に排気する一方で、デシカントローターで室外の空気を除湿した上で室内に給気する。これにより、デシカント除湿機２８は、室内の除湿を行うことができる。
【００９０】
ここで、この空気の除湿を行うデシカントローターには、シリカゲル剤、ゼオライト剤等の吸湿剤が利用されている。空気中の水分を吸着した吸湿剤は、熱を加えることで水分を脱着し、再生させることができる。そのため、デシカント除湿機２８には、デシカントローターと顕熱交換ローターとの間に、吸湿剤を再生するための熱源が設けられる。
【００９１】
この吸湿剤を再生するための熱源は、例えば、温水を利用した熱交換器等である。そこで、図７に例示されるように、窓システム１で集められた熱によって温められた温水が貯湯されている貯湯タンク２３に接続する第３配管経路Ｃの配管をデシカント除湿機２８（熱交換器）に連結する。そして、貯湯タンク２３に貯湯されている温水をデシカント除湿機２８の熱交換器に送るようにポンプ２６を作用させる。これによって、空調システム２Ｃでは、窓システム１により集熱した熱を、デシカント除湿機２８の吸湿剤の再生に利用することができる。
【００９２】
なお、窓システム１の接続する空調システムは、冷房、暖房及び除湿可能な空調機構を備えてもよいし、複数の空調機構を備えてもよい。例えば、空調システムは、上記空調機構２７及びデシカント除湿機２８を共に備えてもよい。この場合、窓システム１を接続する空調機構を場面に応じて切り替えてもよい。すなわち、窓システム１で集熱した熱を暖房及び／又は冷房に利用する場合に、図６に例示されるように、空調システムは、窓システム１で得られた温水が冷房及び／又は暖房可能な空調機構に供給されるように構成されてもよい。そして、窓システム１で集熱した熱を除湿に利用する場合に、空調システムは、図７に例示されるように、窓システム１で得られた温水がデシカント除湿機２８に供給されるように当該温水の供給先を切替可能に構成されてもよい。なお、窓システム１は、熱交換器２２等を介さず、空調機構２７、デシカント除湿機２８等に直接連結されてもよい。
【００９３】
§２  変形例
以上、本発明の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。また、上記窓システム１の各構成要素に関して、実施の形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が行われてもよい。上記窓システム１の各構成要素の形状及び大きさは、実施の形態に応じて、適宜設定されてもよい。例えば、以下の変更が可能である。なお、以下で説明する変形例では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、適宜説明を省略した。
【００９４】
＜２．１＞
また、例えば、上記実施形態では、各レンズ部材１２１は、外側ガラス材１２の室内側の面１２２に貼り付けられ、配置されている。しかしながら、各レンズ部材１２１の配置は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、図８に例示されるように、各レンズ部材１２１は、外側ガラス材１２の室外側の面１２３に貼り付けられ、配置されてもよい。
【００９５】
図８は、本変形例に係る窓システム１Ａを模式的に例示する側面図である。図８に例示されるように、本変形例では、各レンズ部材１２１Ａは、外側ガラス材１２の室外側の面１２３に貼り付けられ、配置される。このように配置しても、上記実施形態と同様に、各レンズ部材１２１Ａは、入射する太陽光の直達日射を各集熱体１３の方に屈折させることができる。
【００９６】
すなわち、上記実施形態において、各レンズ部材１２１は、外側ガラス材１２の室内側の面１２２及び室外側の面１２３のいずれかに配置されてよい。ただし、各レンズ部材１２１を室外側の面１２３に配置した場合には、各レンズ部材１２１は、風雨等に晒されることにより、汚れてしまう可能性がある。そのため、各レンズ部材１２１は、外側ガラス材１２の室内側の面１２２に配置されるのが好ましい。これによって、各レンズ部材１２１が、風雨等に晒され、汚れてしまうのを防ぐことができる。
【００９７】
＜２．２＞
例えば、上記実施形態では、両ガラス材（１１、１２）の間の内部空間１４に複数の集熱体１３が配置されており、これに応じて、集熱体１３と同数のレンズ部材１２１が外側ガラス材１２の室内側の面１２２に配置されている。しかしながら、内部空間１４に配置される集熱体１３の数は、このような例に限定されなくてもよく、１つであってもよい。集熱体１３の数及び配置場所は実施の形態に応じて適宜設定可能である。
【００９８】
また、外側ガラス材１２に配置されるレンズ部材１２１の数も、このような例に限定されなくてもよく、１つであってもよい。例えば、１つのレンズ部材１２１が外側ガラス材１２のいずれかの面（１２２、１２３）全体を覆うことで、外側ガラス材１２は、レンズ機能部を全体に有していてもよい。または、上記実施形態のように、複数のレンズ部材１２１が離間して配置されることで、外側ガラス材１２は、レンズ機能部を部分的に有していてもよい。すなわち、外側ガラス材１２は、少なくとも一部にレンズ機能を有していればよい。
【００９９】
更に、当該レンズ部材１２１の数は、集熱体１３の数と同数であってもよいし、集熱体１３の数と異なってもよい。レンズ部材１２１の数及び配置場所は、当該レンズ部材１２１に入射する太陽光の直達日射を集熱体１３の方に屈折可能なように、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。
【０１００】
＜２．３＞
また、例えば、上記実施形態では、外側ガラス材１２のレンズ機能部は、各レンズ部材１２１によって構成される。ただし、レンズ機能部を構成する方法は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、図９に例示されるように、レンズ機能部は、外側ガラス材１２の表面に形成された凹凸によって構成されてもよい。
【０１０１】
図９は、本変形例に係る窓システム１Ｂを模式的に例示する側面図である。図９に例示されるように、本変形例では、外側ガラス材１２Ｂの室外側の面１２３には、凹凸１２４が形成されている。この凹凸１２４は、室外側から入射する太陽光の直達日射を屈折させるように適宜形成される。例えば、凹凸１２４は、リニアフレネルレンズの表面形状と同様の形状に形成される。これによって、当該凹凸１２４は、太陽光の直達日射を屈折されるレンズ機能部として機能することができる。なお、この凹凸１２４は、室内側の面１２２に形成されてもよい。
【０１０２】
本変形例によれば、次のような効果を期待することができる。すなわち、本変形例では、外側ガラス材１２として、レンズ機能部として機能する凹凸を片方の面に形成した型板ガラスが利用される。この型板ガラスは大量生産する際に安価で作製することができる。そのため、本変形例によれば、窓システム１を大量生産する際に、上記実施形態に比べて、少なくとも各レンズ部材１２１の貼り付け工程を省略できる分だけ、当該窓システム１の製造コストを抑えることができる。
【０１０３】
＜２．４＞
また、上記実施形態では、各集熱体１３に取り付けられた一対の歯車１３４と紐状部材１５２とによって、各集熱体１３は、集熱面１３３の傾きを変更可能に構成されている。しかしながら、集熱面１３３の傾きを変更可能にする方法は、このような例に限られなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、上記窓システム１は、歯付きプーリー１５１を電動で駆動する駆動装置を備えてもよい。これにより、集熱面１３３の傾斜角度を電動で変更することができるようになる。また、例えば、ラック、かさ歯車等によって、各集熱体１３は、集熱面１３３の傾きを変更可能に構成されてもよい。
【０１０４】
また、歯車１３４、歯付きプーリー１５１、及び紐状部材１５２が省略され、各集熱体１３は、集熱面１３３の傾きが変更不能なように固定されていてもよい。このとき、各集熱体１３は、集熱面１３３が垂直方向を向くように配置されてもよいし、垂直から傾いた方向を集熱面１３３が向くことで、外側ガラス材１２の方を集熱体１３が向くように配置されてもよい。
【０１０５】
＜２．５＞
また、例えば、上記実施形態では、集熱体１３は、板状の伝熱フィン１３２の中央に半円状の凹部を形成し、当該凹部に円筒状の集熱管１３１を半田付けすることで、構成される。しかしながら、集熱体１３の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、集熱管１３１と伝熱フィン１３２とはロールフォーミング加工により連結されてもよい。また、例えば、図１０及び図１１に例示されるように、各集熱体１３は、１又は複数の真空管式の集熱器で構成されてよい。
【０１０６】
（真空管式集熱器の利用）
図１０は、本変形例に係る窓システム１Ｃを模式的に例示する側面図である。また、図１１は、窓システム１Ｃの集熱体１３Ｃを構成する真空管式の集熱器３０の構成を模式的に例示する断面図である。図１０に例示されるように、窓システム１Ｃでは、集熱体１３Ｃは、６つの集熱器３０により構成されている。ただし、集熱体１３Ｃを構成する集熱器３０の数は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。すなわち、集熱体１３Ｃを構成する集熱器３０の数は、単数であってもよいし、２以上６未満であってもよいし、７以上であってもよい。
【０１０７】
各集熱器３０は、太陽光を吸収し集熱する真空管式の集熱器である。各集熱器３０は、例えば、図１１に例示されるように構成される。すなわち、各集熱器３０は、一端部が半球状に形成されて閉じられており、他端部が開口した円筒状の中空のガラス製の外側ガラス管３０１を備えている。この外側ガラス管３０１は、水平方向に延びるように配置されている。そして、この外側ガラス管３０１の内部には、円筒状で中空のガラス製の内側ガラス管３０２が配置されている。
【０１０８】
内側ガラス管３０２は、外側ガラス管３０１と同径上で小径に形成されており、当該外側ガラス管３０１と同軸に配置される。そして、外側ガラス管３０１及び内側ガラス管３０２の開口側の端部同士は気密的に一体に結合しており、その内部空間、つまり外側ガラス管３０１の内周面と内側ガラス管３０２の外周面との間には真空層３０３が形成されている。すなわち、各集熱器３０は、外側ガラス管３０１と内側ガラス管３０２と構成される真空二重ガラス管である。この真空二重ガラス管の端部、つまり、内側ガラス管３０２の開口は、各集熱器３０の固定される縦枠材１６によって封止される。
【０１０９】
そして、真空層３０３側に位置する内側ガラス管３０２の外周面には、太陽光を吸収し集熱する選択吸収膜３０４がコーティングされている。選択吸収膜３０４は、太陽光を吸収し集熱する膜であればよく、例えば、黒色クロム、黒色ニッケル、窒化アルミニウム等で形成される多層の膜であってもよいし、スパッタリング、電気メッキ等で表面に凹凸の付けられた膜であってもよい。
【０１１０】
当該選択吸収膜３０４の反対側、すなわち、内側ガラス管３０２の内部空間には、当該内側ガラス管３０２の内周面に接するように伝熱フィン３０５が設けられている。そして、この内部空間には、当該伝熱フィン３０５に包まれるように、Ｕ字管３０６が設けられている。
【０１１１】
伝熱フィン３０５は、例えばアルミ製であり、選択吸収膜３０４の熱をＵ字管３０６に伝達する。Ｕ字管３０６は、例えば銅製であり、その両端部は内側ガラス管３０２の開口から縦枠材１６側へ突出し、縦枠材１６内を通る配管と連結する。これにより、Ｕ字管３０６内には、当該配管から供給される熱媒体が流れる。
【０１１２】
各集熱器３０は、例えば、上記のように構成されることで、太陽光の熱を吸収し、熱媒体を介して吸収した熱を窓システム１Ｃの外部に搬送することができる。このように、各集熱体１３Ｃを１又は複数の真空管式の集熱器３０で構成することで、各集熱体１３Ｃで集熱した熱が再び再放射されるのを防止することができる。そのため、両ガラス材（１１、１２）の間の内部空間１４を真空状態にしなくても、各集熱体１３Ｃに閉じ込めた熱が建物内に再放出されるのを防止することができ、これによって、ペリメーターゾーンの遮熱効率を高めることができる。
【０１１３】
なお、集熱器３０の構成は、上記のような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、選択吸収膜３０４は、Ｕ字管３０６に対する熱伝導の効率を高めるために、内側ガラス管３０２の内周面、又は、伝熱フィン３０５の外周面に設けられてもよい。
【０１１４】
また、集熱体１３Ｃを複数の集熱器３０で構成する場合、複数の集熱器３０は、公知の連結方法によって適宜連結されてよい。このとき、隣接する集熱器３０の間には、隙間が設けられてもよい。このように集熱器３０で集熱体１３Ｃを構成する場合、図１０に例示されるように、各集熱器３０の外側ガラス材１２側の面が、集熱面１３３Ｃを構成する。
【０１１５】
なお、各集熱器３０の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が行われてもよい。例えば、集熱器３０は、図１２に例示されるように構成されてもよい。
【０１１６】
図１２は、他の形態に係る真空管式の集熱器３０Ａを例示する断面図である。図１２に例示される集熱器３０Ａは、ガラス管３０７を備えており、ガラス管３０７の内部空間３０８は真空となっている。この内部空間３０８には、平板状の集熱板３１３と一体になった集熱管３０９が配置されており、集熱管３０９の内部空間３１１には、内管３１０が配置されている。集熱管３０９及び内管３１０は、例えば、銅製であり、両内部空間（３１１、３１２）にはそれぞれ、水等の熱媒体が流れている。
【０１１７】
そして、集熱板３１３は、例えば、集熱板３１３の太陽光が当たる面（例えば、図１２の上面）に太陽光を吸収し集熱する選択吸収膜がコーティングされていることで、太陽光の熱を集熱可能に構成されている。つまり、集熱器３０Ａでは、集熱板３１３の太陽光が当たる面が集熱面となる。これにより、集熱器３０Ａは、集熱板３１３で太陽光の熱を集熱し、各内部空間（３１１、３１２）に流れる熱媒体により集熱した熱を外部に搬送することができる。
【０１１８】
また、上記変形例に係る窓システム１Ｃでは、上記集熱器３０に代えて、当該集熱器３０Ａが用いられてもよい。この場合、図１０で符号１３３Ｃにより示される部分ではなく、集熱器３０Ａの集熱板３１３の太陽光の当たる面が集熱面になる。
【０１１９】
また、上記変形例に係る窓システム１Ｂでは、集熱体１３に代えて、集熱器３０Ａを単独で用いることもできる。
【０１２０】
（ヒートパイプの利用）
また、例えば、上記のような真空管式の集熱器３０に依らず、各集熱体１３では、集熱管１３１に代えて、ヒートパイプが利用されてもよい。ヒートパイプは、例えば、上記集熱管１３１と同様に筒状に形成され、窓システム１の配管内に配置される頭部を備える。ヒートパイプ内には熱媒体が封入されており、集熱体１３で集熱した熱は、伝熱フィン１３２を介してヒートパイプに伝達され、当該ヒートパイプ内に封入された熱媒体に吸収される。これによって、ヒートパイプ内の熱媒体が温められると、当該ヒートパイプ内で熱対流が生じ、温められた熱媒体がヒートパイプの頭部に集まる。温められた熱媒体がヒートパイプの頭部に集まると、窓システム１の配管内の熱媒体が当該頭部に接触することで温められる。これによって、上記実施形態と同様に、窓システム１の配管内を流れる熱媒体によって各集熱体１３で集熱した熱を搬送することができる。
【０１２１】
＜２．６＞
また、上記実施形態に係る窓システム１では、複数のレンズ部材１２１は、地面に対して垂直方向（上下方向）に所定の間隔を空けて配置されている。また、これに応じて、複数の集熱体１３も、地面に対して垂直方向（上下方向）に所定の間隔を空けて配置されている。しかしながら、レンズ部材１２１及び集熱体１３の配置はこのような例に限定されなくてもよく、レンズ部材１２１及び集熱体１３は、図１３に例示されるように、水平方向に所定の間隔を空けて配置されてもよい。
【０１２２】
図１３は、本変形例に係る窓システム１Ｄの内部構造を模式的に例示する正面図である。図１３の例では、各集熱体１３は、上記実施形態に係る窓システム１の上下方向が左右方向になるように配置される。これに応じて、各レンズ部材１２１は、左右方向（水平方向）に所定の間隔を空けて配置される（不図示）。
【０１２３】
この変形例の場合、太陽光の入射角度が上下方向に変化したときに、各集熱体１３付近に太陽光が入射する位置は、各集熱体１３の集熱面１３３上で上下方向に変化するに過ぎない。そのため、この窓システム１Ｄでは、集熱面１３３の位置及び向きを変更することなく、太陽の位置の変化に対応することができる。
【０１２４】
一方、太陽光の入射角度が左右方向に変化したときには、各集熱体１３付近に太陽光が入射する位置は、各集熱体１３から左右方向にずれてしまう。そこで、本変形例に係る窓システム１Ｄでは、上記実施形態と同様の方法で、各集熱面１３３の傾斜角度を変更可能に、すなわち、各集熱体１３を左右方向に回動可能に構成してもよい。これにより、本変形例に係る窓システム１Ｄでは、各集熱体１３は、当該太陽光の入射する位置のずれに対応することができるようになる。
【０１２５】
なお、上記実施形態に係る窓システム１では、当該窓システム１Ｄと反対の事象が生じる。すなわち、上記実施形態の場合、太陽光の入射角度が左右方向に変化したときに、各集熱体１３付近に太陽光が入射する位置は、各集熱体１３の集熱面１３３上で左右方向に変化するに過ぎない。そのため、上記窓システム１では、集熱面１３３の位置及び向きを変更することなく、太陽の位置の変化に対応することができる。
【０１２６】
一方、太陽光の入射角度が上下方向に変化したときに、各集熱体１３付近に太陽光が入射する位置は、各集熱体１３から上下方向にずれてしまう。そこで、上記実施形態に係る窓システム１では、各集熱体１３を上下方向に回転可能に構成されており、これによって、各集熱体１３は、太陽光の入射する位置のずれに対応することができる。
【０１２７】
ここで、図１４を更に用いて、レンズ部材１２１及び集熱体１３の配置方向と窓システム１又は１Ｄを設置した窓の向きとの関係を説明する。図１４は、建物の窓と太陽光の入射角度との関係を模式的に例示する。図２及び図１３はそれぞれ、各窓システム（１、１Ｄ）を前後方向に（室外側から室内側に向けて）見た状態を模式的に例示している。それぞれの図の紙面左側が各窓システム（１、１Ｄ）からみて右側となり、それぞれの図の紙面右側が各窓システム（１、１Ｄ）からみて左側となる。また、それぞれの図の紙面上側が各窓システム（１、１Ｄ）の上方となり、それぞれの図の紙面下側が各窓システム（１、１Ｄ）の下方となる。そして、図２及び図１３それぞれでは、各窓システム（１、１Ｄ）は、紙面手前側（ｙ軸正の方向）に外側ガラス材１２が存在するように、換言すると、紙面手前側（ｙ軸正の方向）が室外側となるように、配置される。
【０１２８】
図１４で例示されるように、南向きの窓９１には、上方から太陽光が入射しやすい。すなわち、南向きの窓９１では、太陽光の入射角度は、上下方向には変化しにくく、左右方向に変化しやすい。そのため、南向きの窓９１には、図１で例示される、上記実施形態に係る窓システム１が利用されるのが好ましい。上記実施形態に係る窓システム１によれば、各集熱体１３の集熱面１３３が水平に配置されるため、太陽光を各集熱面１３３に入射させやすくなる。よって、上記実施形態に係る窓システム１を南向きの窓９１に利用することで、太陽光の遮熱効率を高めることができる。
【０１２９】
一方、図１４で例示されるように、東向きの窓９２には、この窓９２からみて右側から太陽光が入射しやすい。すなわち、東向きの窓９２では、太陽光の入射角度は、左右方向に変化しにくく、上下方向に変化しやすい。西向きの窓についても同様である。そのため、東向きの窓９２及び西向きの窓には、図１３で例示される、本変形例に係る窓システム１Ｄが利用されるのが好ましい。本変形例に係る窓システム１Ｄによれば、各集熱体１３の集熱面１３３が垂直に配置されるため、太陽光を各集熱面１３３に入射させやすくなる。よって、本変形例に係る窓システム１Ｄを東向きの窓９２及び西向きの窓に利用することで、太陽光の遮熱効率を高めることができる。
【０１３０】
以上のように、利用場所に応じて、レンズ部材１２１及び集熱体１３の適した配置向きがある。そのため、上記実施形態に係る窓システム１は、利用場所に応じて、レンズ部材１２１及び集熱体１３の配置を、本変形例に係る窓システム１Ｄのようなレンズ部材１２１及び集熱体１３の配置に変更可能に構成されてよい。
【０１３１】
なお、上記窓システム１Ｂのように、外側ガラス材１２のレンズ機能部を、各レンズ部材１２１ではなく、表面に形成した凹凸１２４で構成する場合には、当該各凹凸１２４は、垂直方向に沿って形成される。そして、当該各凹凸１２４は、互いに水平方向（例えば、左右方向）に所定の間隔を空けて配置されるように形成される。これによって、上記変形例と同様に、各集熱体１３に対応する各レンズ機能部が、互いに水平方向に離間して配置される。
【０１３２】
＜２．７＞
また、上記実施形態に係る窓システム１及び変形例に係る窓システム１Ｄでは、集熱体１３が水平方向又は垂直方向に沿って延びている。しかしながら、集熱体１３の形態は、このような例に限定されなくてもよく、水平方向又は垂直方向から傾いてもよい。例えば、集熱体１３は、図１５のように構成されてもよい。
【０１３３】
図１５は、本変形例に係る窓システム１Ｅを模式的に例示する正面図である。図１５で例示される窓システム１Ｅでは、集熱体１３が水平方向からやや斜めに傾いている。これにより、集熱管１３１内を流れる熱媒体の循環（図１５では、左側から右側へ）を促すことができる。なお、図１５では、集熱体１３は右上方向に延びるように（すなわち、温められた熱媒体が通る縦枠材側が高くなるように）傾いている。しかしながら、集熱体１３の傾く方向はこのような例に限定されなくてもよく、例えば、集熱体１３は、右下方向に延びるように傾いてもよい。この場合、熱媒体は、図１５で示す方向とは反対、すなわち、右側から左側に循環するように促される。また、この窓システム１Ｅは、集熱体１３が水平方向からやや斜めに傾いている点を除き、上記窓システム１と同じ構成を有している。しかしながら、窓システム１Ｅの構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
【０１３４】
＜２．８＞
また、上記実施形態に係る窓システム１及び変形例に係る窓システム１Ｄでは、各集熱体１３が垂直方向又は水平方向に並んで配置されている。しかしながら、各集熱体１３の並ぶ方向は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、各集熱体１３は、垂直方向又は水平方向から傾いた方向に並んで配置されてもよい。また、これに応じて、両ガラス材（１１、１２）は、水平方向に対向していなくてもよく、両ガラス材（１１、１２）の並ぶ方向は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、両ガラス材（１１、１２）は、垂直方向に互いに対向するように配置されてもよい。このように両ガラス材（１１、１２）及び各集熱体１３を配置した窓システムは、例えば、天窓等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１…窓システム、
１１…内側ガラス材、
１２…外側ガラス材、１２１…レンズ部材（レンズ機能部）、
１２２…（室内側の）面、１２３…（室外側の）面、
１３…集熱体、１３１…集熱管、１３２…伝熱フィン、
１３３…集熱面、１３４…歯車、
１４…内部空間、
１５…枠材、１５１…歯付きプーリー、１５２…紐状部材、
１６…縦枠材、
２Ａ…給湯システム、２Ｂ…空調システム、２Ｃ…空調システム、
２１…ポンプ、２２…熱交換器、２３…貯湯タンク、２４…ポンプ、
２５…給湯器、２６…ポンプ、
２７…空調機構、２７１…吸収式冷凍機、２７２…ポンプ、
２７３…低温蓄熱槽、２７４…ポンプ、２７５…ファンコイルユニット、
２８…デシカント除湿機、
１Ａ…窓システム、１２１Ａ…レンズ部材（レンズ機能部）、
１Ｂ…窓システム、１２Ｂ…外側ガラス材、１２４…凹凸（レンズ機能部）、
１Ｃ…窓システム、１３Ｃ…集熱体、１３３Ｃ…集熱面、
３０…（真空管式の）集熱器、
３０１…外側ガラス管、３０２…内側ガラス管、３０３…真空層、３０４…選択吸収膜、
３０５…伝熱フィン、３０６…Ｕ字管、
３０Ａ…（真空管式の）集熱器、
３０７…ガラス管、３０８…内部空間、３０９…集熱管、３１０…内管、
３１１…（集熱管の）内部空間、３１２…（内管の）内部空間、３１３…集熱板、
１Ｄ…窓システム、
９１…（南向きの）窓、９２…（東向きの）窓、
ＳＡ…直達日射、ＳＢ…散乱日射
【図１】
2017096504.tif 000003
【図２】
2017096504.tif 000004
【図３】
2017096504.tif 000005
【図４】
2017096504.tif 000006
【図５】
2017096504.tif 000007
【図６】
2017096504.tif 000008
【図７】
2017096504.tif 000009
【図８】
2017096504.tif 000010
【図９】
2017096504.tif 000011
【図１０】
2017096504.tif 000012
【図１１】
2017096504.tif 000013
【図１２】
2017096504.tif 000014
【図１３】
2017096504.tif 000015
【図１４】
2017096504.tif 000016
【図１５】
2017096504.tif 000017