(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障子枠、および、この障子枠内に配置されるとともに透光性を有する中空の板体を備える障子と、
前記板体内部に断熱粒体を充填または前記板体内部から前記断熱粒体を回収可能に設けられる断熱粒体充填回収装置と、
前記障子枠の温度を検出する障子枠温度検出手段と、
前記板体の室内側の表面温度を検出する室内側板体温度検出手段と、
前記板体の室外側の表面温度を検出する室外側板体温度検出手段と、
所定の演算処理を行うとともに演算処理に基づく信号を出力して前記断熱粒体充填回収装置を自動制御する制御手段と、
を備えるペレット窓において、
前記板体内部に断熱粒体を充填または前記板体内部から前記断熱粒体を回収して採光量および断熱性を調整するペレット窓の制御方法であって、
季節モードが夏季状態に設定され、かつ前記障子を通して得られる日射取得が正の場合には、前記制御手段が、前記断熱粒体充填回収装置に対して前記断熱粒体を自動的に充填する信号を出力し、前記季節モードが夏季状態において、前記日射取得が負の場合には、前記制御手段が、前記断熱粒体充填回収装置に対して前記断熱粒体を自動的に回収する信号を出力し、
前記日射取得は、日射によって前記障子を通して流入する熱量から、熱伝導によって室内から室外に逃げる熱量を減じた値で表され、
前記制御手段は、前記障子を通して流入する熱量および前記室内から室外に逃げる熱量を、前記障子枠温度検出手段、前記室内側板体温度検出手段、前記室外側板体温度検出手段によって検出された温度に基づいて次式から取得して、当該日射取得の正負を判断することを特徴とするペレット窓の制御方法。
【数１】
0004097339.tif 000004
ただし、Ｑrad：障子を通して流入する熱量
Ｑcon：室内から室外に逃げる熱量
ｈin：室内空間の熱伝達率
λ：板体の熱伝導率
ｄｘ：板体の厚さ寸法
Ｔgb：障子枠温度
Ｔgi：室内側板体温度
Ｔgo：室外側板体温度
【請求項２】
請求項１に記載のペレット窓の制御方法において、前記季節モードが冬季状態に設定され、かつ前記ペレット窓を通して得られる日射取得が負の場合には、前記断熱粒体を自動的に充填することを特徴とするペレット窓の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のペレット窓の制御方法において、前記季節モードが冬季状態に設定され、かつ前記ペレット窓を通して得られる日射取得が正の場合であって、室内温度が予め設定された希望最低室内温度より小さい場合には、前記断熱粒体を自動的に回収することを特徴とするペレット窓の制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載のペレット窓の制御方法において、前記室内温度が前記希望最低室内温度以上であっても、前記日射取得が正で、かつ室外温度が下降傾向にある場合には、前記断熱粒体を自動的に回収することを特徴とするペレット窓の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のペレット窓の制御方法において、前記日射取得が負になった段階で前記断熱粒体を自動的に充填することを特徴とするペレット窓の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性を有する中空の板体内部に断熱粒体を充填または板体内部から断熱粒体を回収して採光量および断熱性を調整するペレット窓の制御方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
特願平１０−４３４１３号には、複層ガラスの間に断熱粒体を充填したり、複層ガラス間から回収したりすることで、採光量および断熱性を調整するペレット窓が提案されている。
【０００３】
このようなペレット窓では、例えば日が射した日中においては、複層ガラス間から断熱粒体を回収して太陽光を室内に取り入れ、日が没した夜間時においては、複層ガラス間に断熱粒体を充填して外部からの視線を遮っている。すなわち、ペレット窓を住宅に利用した場合には、断熱粒体を回収および充填することでカーテンの役目を担わせることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのようなペレット窓では、朝夕において、断熱粒体の回収や充填を操作パネルの手動操作によって行う必要があるので、操作に手間がかかるという問題がある。
【０００５】
そこで、タイマー等を利用することにより、日の出や日没など、予め設定した時刻に断熱粒体の充填、回収を自動的に行えるようにすることも考えられる。
しかしながら、例えば夏季においては、強い日差しのために、室内温度が容易に高くなる場合があるので、室内の冷房効率を高めて省エネルギー化に努めるためには、日中であっても断熱粒体を充填して採光量を抑えることが好ましい。また、日によっては、夜間時に外部の方が室内よりも涼しい場合があるので、同様に省エネルギーの観点から、室内の熱を積極的に外部に逃がす（外部の冷熱を室内に入れる）ことが好ましく、夜間であっても断熱粒体を回収することが行われる。従って、このような状況においては、断熱粒体の充填、回収を手動に切り換えて行わなければならず、単に時刻を基にして断熱粒体の充填、回収を自動化したのでは、省エネルギー化を図りながら季節に十分に対応させることは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、省エネルギー化を実現でき、かつ季節に応じた制御を自動的に行えるペレット窓の制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のペレット窓の制御方法は、時刻等によらず、日射取得に基づいて自動制御することで前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明は、障子枠、および、この障子枠内に配置されるとともに透光性を有する中空の板体を備える障子と、板体内部に断熱粒体を充填または板体内部から断熱粒体を回収可能に設けられる断熱粒体充填回収装置と、障子枠の温度を検出する障子枠温度検出手段と、板体の室内側の表面温度を検出する室内側板体温度検出手段と、板体の室外側の表面温度を検出する室外側板体温度検出手段と、所定の演算処理を行うとともに演算処理に基づく信号を出力して断熱粒体充填回収装置を自動制御する制御手段と、を備えるペレット窓において、板体内部に断熱粒体を充填または板体内部から断熱粒体を回収して採光量および断熱性を調整するペレット窓の制御方法であって、季節モードが夏季状態に設定され、かつ障子を通して得られる日射取得が正の場合には、制御手段が、断熱粒体充填回収装置に対して断熱粒体を自動的に充填する信号を出力し、季節モードが夏季状態において、日射取得が負の場合には、制御手段が、断熱粒体充填回収装置に対して断熱粒体を自動的に回収する信号を出力し、日射取得は、日射によって障子を通して流入する熱量から、熱伝導によって室内から室外に逃げる熱量を減じた値で表され、制御手段は、障子を通して流入する熱量および室内から室外に逃げる熱量を、障子枠温度検出手段、室内側板体温度検出手段、室外側板体温度検出手段によって検出された温度に基づいて次式から取得して、当該日射取得の正負を判断することを特徴とするものである。
【数２】
0004097339.tif 000002
ただし、Ｑrad：障子を通して流入する熱量
Ｑcon：室内から室外に逃げる熱量
ｈin：室内空間の熱伝達率
λ：板体の熱伝導率
ｄｘ：板体の厚さ寸法
Ｔgb：障子枠温度
Ｔgi：室内側板体温度
Ｔgo：室外側板体温度
【０００８】
このような本発明においては、日射取得が正の場合、すなわち夏季のように日中の日差しが強い間は、断熱粒体を自動的に充填して室内の冷房効率を向上させ、日射取得が負の場合、すなわち夏季であっても、外が涼しい夜などには、断熱粒体を自動的に回収して室内の熱を外部に逃がし、室内の冷房等に必要な電力等のエネルギーを抑えることが可能である。以上により、前記目的が達成される。
【０００９】
また、本発明のペレット窓の制御方法においては、季節モードが冬季状態に設定され、かつペレット窓を通して得られる日射取得が負の場合には、断熱粒体を自動的に充填することが望ましい。
【００１０】
さらに、季節モードが冬季状態に設定され、かつペレット窓を通して得られる日射取得が正の場合であって、室内温度が予め設定された希望最低室内温度より小さい場合には、断熱粒体を自動的に回収することが望ましい。
【００１１】
そして、室内温度が前記希望最低室内温度以上であっても、前記日射取得が正で、かつ室外温度が下降傾向にある場合には、断熱粒体を自動的に回収することが好ましく、前記日射取得が負になった段階で、前記断熱粒体を自動的に充填することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るペレット窓１を示す全体斜視図、図２は、図１におけるII−II線断面図である。
【００１３】
ペレット窓１は、外開き窓を形成するためのものであり、四周枠組みされて建物の壁体の開口内に固定される窓枠１０と、この窓枠１０にヒンジ１１を介して開閉自在に取り付けられる障子３０とを備えている。
【００１４】
窓枠１０は、上枠を兼ねたタンク１２と、アルミ等の押出形材からなる下枠１３と、同様に押出形材からなる左右の縦枠１４とで構成され、タンク１２内に発砲樹脂粒等のペレット状の断熱粒体５０（図１）が収容されるようになっている。なお、タンク１２をこれとは別体に設けられた上枠の上部に取り付けてもよく、また、障子３０側に設けてもよい。
【００１５】
タンク１２の下面のほぼ中央には、断熱粒体５０を下方に自然落下させて障子３０内に充填させるための図示しない開閉自在な充填用開口部が設けられ、充填用開口部の両側には、障子３０内の断熱粒体５０をタンク１２内の排気ファンで回収するための開閉自在な回収用開口部が設けられれている。なお、図１中の符号１５は、排気ファンと室外と連通するように設けられた排気ダクトである。
【００１６】
一方、障子３０は、アルミの押出形材等からなる上框３１、下框３２、および左右の竪框３３を四周枠組みしてなる障子枠３４と、この障子枠３４内に配置された透光性を有する板体３５とで構成されている。この板体３５は、間隔を空けて二重に配置されたガラス３６（複層ガラス）からなり、各ガラス３６間に断熱粒体５０が充填されるようになっている。
【００１７】
障子３０の上框３１には、窓枠１０の充填用開口部に対向した位置に上下に貫通した別の充填用開口部３７が設けられ、窓枠１０の回収用開口部に対向した位置に上下に貫通した別の回収用開口部３８が設けられ、これらの各開口部３７，３８も開閉自在とされている。
【００１８】
また、上框３１の室内側の面には、表面温度に応じた電気信号を出力する熱電対２１が設けられ、板体３５の室内外側の各表面にも同様な熱電対２２，２３が設けられている。
【００１９】
このようなペレット窓１には制御手段７０を内蔵した操作パネル６０が設けられている。
【００２０】
操作パネル６０は、図３に示すように、断熱粒体５０の充填、回収を手動運転で行うかまたは自動運転で行うかを切り換える運転モード切換スイッチ６１、手動運転時に充填を行う充填スイッチ６２、回収を行う回収スイッチ６３、自動運転を冬季モードで行うか夏季モードで行うかを切り換える季節モード切換スイッチ６４、および手動運転中であるか自動運転中であるかや、季節モード、あるいは室内外の温度などを表示する表示モニタ６５等を備えている。なお、手動運転時の充填、回収や、運転モードおよび季節モードの切換等を、図１に示すリーモートコントローラ６６で行えるようにしてもよい。また、操作パネル６０をケーブルを介してペレット窓１とは別の箇所に設ける他、ペレット窓１に一体に設けてもよい。
【００２１】
制御手段７０は、マイクロプロセッサやこれによって実行されるプログラム等からなり、一方の竪框３３に設けられたリミットスイッチ２４からの入力信号によって障子３０の開閉状態を検出するとともに、各熱電対２１，２２，２３からの入力信号を基に障子３０の各部の表面温度を検出し、これらの検出結果や運転モードおよび季節モード等の各種設定状態に応じて所定の比較演算処理を行うものである。そして、制御手段７０は、処理に基づいた信号をペレット窓１側に出力するように構成され、この出力信号によってタンク１２内の排気ファンの運転や、窓枠１０の各開口部の開閉、および障子３０の各開口部３７，３８の開閉を自動制御し、断熱粒体５０の充填、回収を手動運転または自動運転で行えるようにしている。
【００２２】
以下には、自動運転時の制御方法について、図３、図４に基づいて説明する。
先ず、図４のステップ１（以下「ステップ」を「Ｓ」で表す）において、運転モード切換スイッチ６１の操作によって自動運転が行われるように設定されている場合、季節モードが夏季モードに設定されているか冬季モードに設定されているかを判断する（Ｓ２）。
【００２３】
季節モードが夏季モードである場合（季節が夏である場合）には、各熱電対２１〜２３で検出される枠温Ｔgb、室内側ガラス温Ｔgi、室外側ガラス温Ｔgo、および室内に設けられた温度センサ等（図３）で検出される室内温度Ｔinに基づき、日射取得が正であるか負であるかを判断する（Ｓ３）。
【００２４】
この際、日射取得は、日射によってペレット窓１を通して流入する熱量（日射熱）Ｑradから、熱伝導によって室内から室外に逃げる熱量（放出熱）Ｑconを減じた値であり、日射熱Ｑradおよび放出熱Ｑconは次式で表される。なお、式中のｄｘは板体３５の厚さ寸法、λは板体３５の熱伝導率、ｈinは室内空間の熱伝達率である。
【００２５】
【数１】
0004097339.tif 000003
【００２６】
その結果、日射取得が正である場合、すなわち日中の日差しが強いような場合には、断熱粒体５０を自動的に充填して室内外を断熱し、室内の冷房効率を向上させる（Ｓ４）。
【００２７】
反対に、日射取得が負の場合、すなわち夏季であっても、外が涼しい夜などには、断熱粒体５０を自動的に回収して室内の熱を外部に逃がし、室内の冷房等に必要なエネルギーを抑える（Ｓ５）。
【００２８】
一方、前記Ｓ２において、季節モードが冬季モードである場合（季節が冬の場合）には、日射取得の正負を判断し（Ｓ６）、日射取得が負の場合、すなわち夜間時のように室外が寒い場合には、断熱粒体５０を自動的に充填して室内外を断熱し、室内の暖房効率を向上させる（Ｓ４）。
【００２９】
反対に、日射取得が正の場合、すなわち採光が得られる日中である場合には、室内温度Ｔinと任意に設定される希望最低室内温度Ｔとの比較を行う（Ｓ７）。
【００３０】
その結果、冬場の朝方のように、室内温度 Ｔinが希望最低室内温度Ｔよりも低い間は、日射取得が正であることによる採光を利用して室内を効率よく暖めることとし、断熱粒体５０を自動的に回収する（Ｓ５）。
【００３１】
次いで、室内温度Ｔinが希望最低室内温度Ｔ以上に上昇した場合には、室外等に設けられた温度センサ等から得られる室外温度（外気温）Ｔout が所定時間経過する間に上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを判断する（Ｓ８）。そして、室内温度Ｔinが希望最低室内温度Ｔ以上であっても、日がかげる時のように、室外温度Ｔout が下降傾向にある場合には、引き続き断熱粒体５０を回収した状態にし、日射取得が正であることを利用して室内のさらなる蓄熱に努め、この後、日が落ちるなどして日射取得が負になった段階で、Ｓ４に移って断熱粒体５０を充填し、過蓄熱気味に蓄えられた熱で室内を効率よく暖める。
なお、以上において、断熱粒体５０を充填、回収するとは、既に充填状態、回収状態にある場合には、それらの状態を維持することを意味する。
【００３２】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
１）  ペレット窓１では、季節モードを夏季モードに設定しておくことにより、日射取得が正の場合、すなわち日中の日差しが強い間は、断熱粒体５０を自動的に充填して室内の冷房効率を向上させることができ、日射取得が負の場合、すなわち夏季であっても、外が涼しい夜などには、断熱粒体５０を自動的に回収して室内の熱を外部に逃がし、室内の冷房等に必要な電力等のエネルギーを抑えることができる。従って、夏場に応じたペレット窓１の制御を自動的に行えるうえ、冷房効率を向上させて省エネルギー化を実現できる。
【００３３】
２）  季節モードを冬季モードに設定しておくことにより、日射取得が負の場合、すなわち夜間時のように室外が寒い場合には、断熱粒体５０を自動的に充填して室内外を断熱し、室内の暖房効率を向上させることができる。
【００３４】
３）  冬季モードに設定され、かつ日射取得が正の場合であって、室内温度Ｔinが予め設定された希望最低室内温度Ｔより小さい場合には、断熱粒体５０を自動的に回収するから、冬場の朝方において、採光を利用して室内を効率よく暖めることができ、暖房に必要なエネルギーを抑えることができる。
従って、前記２）の効果とともに、冬場に応じたペレット窓１の制御も自動的に行えるうえ、冬場においても、暖房効率を向上させて省エネルギー化を実現できる。
【００３５】
４）  室内温度Ｔinが希望最低室内温度Ｔ以上であっても、日がかげる時のように、日射取得が正で、かつ室外温度Ｔout が下降傾向にある場合には、引き続き断熱粒体５０を回収した状態にするため、日射取得が正であることを利用して室内のさらなる蓄熱に努めることができ、室内に熱を過剰気味に蓄えることができる。
【００３６】
５）  そして、日が落ちるなどして日射取得が負になった段階で断熱粒体５０を充填するから、過蓄熱気味に蓄えられた熱を有効に利用して室内を効率よく暖房でき、一層の省エネルギー化を実現できる。
【００３７】
６）  前記２）〜５）により、冬季モードにおいては、一日を通して緻密な制御を行えるから、より快適な暖房状態を得ることができる。
【００３８】
７）  日射取得の判断は、熱電対２１〜２３で検出される枠温Ｔgb、室内側ガラス温Ｔgi、室外側ガラス温Ｔgoに基づいて行われるため、日射計や熱流計などを用いる場合に比して安価にできる。
【００３９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、季節モードの設定は、季節モード切換スイッチ６４によって行われる他、室外温度Ｔout を基にするなど、温度センサ等を利用して自動的に設定されるようにしてもよい。
【００４０】
前記実施形態の制御手段７０では、季節モードが冬季モードの場合に、ステップ６（図４）で日射取得の正負を判断し、この判断結果に応じて断熱粒体５０を充填したり、あるいはステップ７，８の処理を行うようになっていたが、本発明では、これらの処理は必須のものではなく、例えばステップ６〜８がない場合でも前記請求項１の発明に含まれる。
しかし、ステップ６〜８の処理を行えるようにすることにより、前述した２）〜６）の効果を得ることができるので望ましい。
【００４１】
また、日射取得の判断を熱電対で検出される各部の温度に基づいて行う他、日射計や熱流計などを用いて行ってもよい。
【００４２】
さらに、前記実施形態では、ペレット窓１が外開き窓であったが、本発明に係るペレット窓の形態はこれに限定されるものではなく、例えば内開き窓、上げ下げ窓、辷り出し窓、あるいは嵌め殺し窓など、各種形態を適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、省エネルギー化を実現でき、かつ季節に応じた制御を自動的に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るペレット窓を示す全体斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】前記実施形態のブロック図である。
【図４】前記実施形態の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  ペレット窓
３５  板体
５０  断熱粒体
Ｔ  希望最低室内温度
Ｔin  室内温度
Ｔout 室外温度
【図１】
0004097339.tif 000005
【図２】
0004097339.tif 000006
【図３】
0004097339.tif 000007
【図４】
0004097339.tif 000008