WO1999043919A1

WO1999043919A1 - Light-transmitting sheet material having heat generation function and system using the sheet-material

Info

Publication number: WO1999043919A1
Application number: PCT/JP1999/000139
Authority: WO
Inventors: Shouzaburo Kato; Yoshimi Kanada; Yoshikazu Danmura; Katsuhiko Ochiai; Yasutoshi Honda; Gaku Okuno
Original assignee: Figla Co Ltd
Current assignee: Figla Co Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2000-08-24

Description

明細書

発熱機能を有する透光性の板材とその板材を用いたシステム技術分野

この発明は、主として一般建物の開口部に使用される板ガラスを主材とした発熱機能を有する板材に関する発明であり、より詳細には、選択透過膜等を発熱体として利用した新規な発熱機能を有する板材とそのシステムに関するものである。背景技術

従来より、建物の開口部においては、例えば、断熱性や防音性の機能面から板材の中間に空気層を配することが一般になされている。また、室外側ガラスの内面に特殊な金属膜をコ一ティングして断熱性を向上させ、遮光に関する種々の機能を持たせた板ガラスが知られている。

ところが、上記の構成では、単に断熱性を向上させただけにとどまるものであり、寒冷期においては、建物の内外の温度差によって、結露やコールドドラフト等の様々な問題を生じさせていた。

また、昨今では熱を発生させる O A機器の使用により、寒冷期でも冷房を使用する等の空調損失を伴うことが問題とされている。本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、建物における熱エネルギーの効率的な利用を背景として室内空間をより快適にさせる建築用の構築材料の提供を目的とするものである。発明の開示

本発明は、主として 3つの観点によってなされている。第 1 は基礎材料としての発熱機能を有する板材の提供であり、これは、建物の開口部以外にも間仕切り等として応用されるものである。第 2は、建物の開口に適した構造としての発熱機能を有する板材の提供であり、これは、主に板材を枠体で囲んだものを対象としている。第 3は、本発明により開示された発熱機能を有する板材を使用した建物において、省エネルギを実現する制御構造に関するものである。図面の簡単な説明

図 1 乃至図 8 は、本発明の発熱機能を有する板材の概要図であり、図 9乃至図 2 1 は、本発明の発熱機能を有する板材を複層ガラスとして構成した場合の概要図であり、図 2 2乃至図 2 5 は、本発明の発熱機能を有する板材を用いたシステムの概要図である。発明を実施するための最良の形態

図 1 は発熱機能を有する透光性の板材の説明図である。図示の如く、本発明に用いる板材 1 は、フロートガラス、網入りガラス、有色ガラス等のガラスである。この板材 1 上には透光性及び導電性を有する発熱層 2が形成されている。

発熱層 2 は、金、銀、銅、パラジウム、及ぴアルミニウム、チタン、ステンレス、ニッケノレ、コノノレト、クロム、鉄、マグネシゥム、ジルコニァ、ガリウム等よりなる群より選ばれた一種以上の金属薄膜及び Z又はそれ等の炭素、酸素等の金属酸化物薄膜か、または、ポリ.エチレンテレフタレート、ポリエチレン一 2 . 6—ナフタレート、ポリプチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンポリフエ二レンォキシド、ポリメチルメタクリメ一ト、ポリスチレン等ゃポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セロファン、セル口一ストリァセテ一ト等のセルローズ樹脂のフィルム又はシート上に金属酸化物薄膜を形成したものを用いており、何れも特定波長の選択透過（反射）性のある素材を用いる。この発熱層 2 は、金属蒸着によりフィルム構造とすることで製造及び施工が容易である。この発熱層 2は、図 2 に図示の如く、板材 1 の面上において自由にレイアウトされ、図 5 に図示の如く、必要に応じて電気的に絶縁された部分.を隔てて断続的に形成することが可能である。また、発熱層 2は、図 6 に図示の如く、選択透過（反射）性フィルムと、帯状に形成した金属溶射による発熱体や水溶性の塗膜化が可能な発熱体との組み合わせが可能である。

図 3 に図示の如く、上記の発熱層 2 は、外部電源 6 で通電することより発熱するが、そのため、主として発熱層 2の端縁につて部分的または連続的に導電材料を接着、塗布する等の適宜な手段により所定の巾で且つ外部電源 6 と接続される接続点 3 1 を有する電極層 3が形成される。この接続点 3 1 は複数箇所に設けられ、電極層 3 上への電源 6 の入力を前記発熱層 2 の電気的抵抗による電圧降下が生じないように分圧入力される。

また、この電極層 3 は層構造上、発熱層 2 と重なり合うので、図 1 の如く、エッチング加工、サンドブラスト加工等により板材 1 の表面に凹所を形成して厚みを均一にして配置することができる。

そして、本発明の発熱機能を有する板材 1 は、図 4 に図示の如く、建物開口部に設置される複層ガラスとして形成されるが、図 7 に図示の如く、設置台 Qを備えた間仕切パネル P等として形成することも可能である。この場合、孔部 1 B を有するパンチングメタルを基材 1 A として、その基材 1 A上に発熱層 2 を設けて形成される。

本発明の板材 1 は、建物の開口部 Wにおける複層ガラス特有の構造として開示される。図 9乃至図 2 1 は複層ガラスとして形成される実施例を示している。図 9及び図 1 0 では、発熱層 2 には、必要に応じて上層 2 1 または下層（図示せず）が耐熱性、透光性、非導電性のある、例えば、テフロン、シリコン、メラニン、アミド樹脂等を使用して形成されている。これは、他の導電性の部材を接触させて配置する場合の短絡防止ゃ基材との接着性の改善を図るものである。また、発熱層 2 は、図 1 1 に図示の如く、乾燥剤 8 a を内設するスぺーサ 8上に形成させることができる。

前記発熱層 2及び電極層 3 は、スぺーサ 8 と板材 1 との当接面に、図 1 2の如く、上層 2 1 により電気的絶縁状態で形成される。図 1 3及び図 1 4は、この構造の詳細な実施例を示すものである。この実施例では、スぺーサ 8は、二枚の板材 1 . 1 間の外周縁に配設されていて、スぺーサ 8 と板材 1 上の発熱層 3 と当接部位はやや平坦な面部を有すると共に外周縁側はテーパー状とした外観形状を有している。この形状は、板材 1 . 1 間に形成される空気層 4内の防湿性を確保するために適しており、スぺ一サ 8 の平坦な面部には一次シ一ル材 9 a が、テーパー状とした外周縁側には二次シール材 9 bが設けらて封止されている。

ところで、このスぺーサ 8は、アルミニウム等の導電性を有する素材から成ることから、一般的な樹脂接着剤では、封入ムラにより発熱層 2 とスぺーサ 8 との間で短絡現象を生じてしまう。従って、この実施例では、前記一次シール材 9 a 中に予め絶縁物を混合し、発熱層 2 とスぺーサ 8 とが電気的に完全に絶縁できる構造としたものである。そして、上記の構造を利して電極層 3 を外周縁側の二次シール材 9 b 中の板材 1 の端部に形成させることで、外部電源との電気的な接続の際の構成を単純化させることを可能とした。図 1 4では、電極層 3が有機材料である二次シール材 1 0 中に配設されることから、紫外線の透過により、劣化を生じ易くなる現象を回避するために、当該部位に光学的な遮蔽構造を形成したものである。具体的には、サッシ枠 1 1 の凹所内に電極 3を配置し、サッシ 1 1 の枠部分で、電極 3 への直接的な紫外線透過を防止したものである。

図 1 5 は、室内側の板材 1 の一部に空気層 4 内の雰囲気と室内の雰囲気とを連通させる解放部 Xを設けたものである。この解放部 Xは、例えば、スぺ一サ 8 の一部に切欠部 8 1 を形成する等により形成される。そして、この解放部 Xは、好ましくは上方に形成する。この様に構成されることで、発熱層 2 の通電により加熱された空気層 · 4内の雰囲気は、室内の雰囲気と対流して室内空間を円滑に暖めることが可能である。

図 1 6 は、発熱層 2 を形成した板材 1 を既設の嵌殺し窓に対して後付させたものである。この様に構成することで、既存の住宅用の窓に発熱板材を簡単に適用させることが可能である。尚、図 1 7及ぴ図 1 8 は、絶縁構造、電極構造の図示を省略しもので、 2つの発熱層 2 の配置形態を示したものである。この内、図 1 7 は、発熱層 2 をスぺーサ 8 で囲まれる空間内に配置したもので、板材 1 を中心に加熱するものであり、図 1 8 は、発熱層 2 をスぺーサ 8 から枠体 1 1 近傍まで配置して枠体 1 1 をも加熱するものである。

図 1 9 は、建物の開口部 Wに設置させるために、それぞれの板材 1 の外周部には断面略コ字状の中空部 1 1 a を有するアルミ製のサッシ枠体 1 1 を設けたものである。そして、この実施例では、枠体 1 1 の内、任意の角部で一体化されている二つの枠体 1 1 のそれぞれの外周面に矩形断面の中空部 1 2 a を有する中空体 1 2 を添設させている。この中空体 1 2 は、好ましくは、電気的絶縁性に優れた合成樹脂製のものを使用すれば良いが、開口部の外観を統一性のあるものとするために、一般に枠体として使用されているアルミ製の部材で形成し、該部材へ絶縁シート等の內張りを施すものである。

前記板材 1 の表面に形成した発熱層 2 には、その周縁部に電極層（図示せず）が設けてあり、この電極層から外部の電源に電気的に接続させる配線 1 3が枠体 1 2 の中空部 1 2 a 内に導出されている。

図 1 9 における配線 1 3 は導電性を有する裸線であり、従って、配線 1 3 は電気的な絶縁と防水ができる合成樹脂製のブッシュ 1 4 を介して一方の中空体 1 2 の中空部 1 2 a を通過し、更に、合成樹脂製のコーナ一部材 1 5 を介して他方の中空体 1 2 の中空部 1 2 a 内に引き渡されている。

以上の如く構成された複層ガラスは、建物の開口部 Wにおいて枠体構造の外観に併せた態様で配線 1 3 を行うことができ、一般的な既設の金属製の枠構造を変更することなく、安定した絶縁環境で導電線を配線として使用することができる。

図 2 0 は、他の実施例の説明図である。この実施例では、発熱層 2 から導出された配線 1 3 の端部には端子台 1 8 が設けられていて、該端子台 1 8 を介することで発熱体 2 と外部電源とが接続されている。この端子台 1 8 は枠体や枠体の近傍に配置され、これにより、発熱システムのオンオフ制御や短絡等のチェックを行うことができる。

前記端子台 1 8は、具体的には、図 2 1 に図示の如く、枠体 1 1や、枠体 2同士の接合に使用される天板 1 1 A等の各種の中空体の一部に窓部 1 1 Bを設けて収容することができる。また、この窓部 1 1 Bに取り外しまたは開閉可能な蓋部を設けることで、通常は、外側から観察されない状態で端子台 1 8 を収容することもできる。

図 2 2乃至本発明の発熱システムを示している。図 2 2 は、発熱層 2 には電気的に接続された主電源 A と、該主電源 Aを制御するの駆動部を含み且つオンオフスィツチを備えた制御部 B を電気的に接続し、制御部 Bへ板材 1 の表面の温度を検知する放射温度センサ等の非接触式温度センサー、その他、接触式等の検知部 S を設けたものである。制御部 B へは、これに加えて、近傍の室内壁表面の温度を検知する検知部 S を設ける。図 2 4の如く、板材 1 を複数枚設置させた場合に、これらの板材 1 を前記制御部 Bにより制御させて使用する。

特に、本発明では、上記の如く構成したシステムを用いて発熱性板材 1 を加熱する際に、板材 1 の表面温度を近傍の室内壁面 X の表面温度と略同じになる様に温度制御する。これは、主に、図

2 3 のシステムにおいて、実現することができる。壁体の両側の流体温度が異なる時、熱は高温側から低温側に伝達→伝導→伝達の過程を経て伝熱（熱貫流）が行われるが、材質の異なる開口部内の板材と、開口部周辺の壁面とでは、その熱貫流率が異なる。

そこで、本発明では、近傍の壁面 V、即ち、部屋を構成する囲み部分の壁面 Vの室内側の表面温度と板材 1 の室内側の表面温度とを同じとすることで、窓部のコールドドラフトを防止し、室内の居住者が感じる体感温度を室内のあらゆる場所で同じくし、こ W

8 れにより、快適な空間を提供することを可能とする。オフィスビルでは、冬季において O A機器の熱負荷により冷房空調をする場合があるが、この際、窓際の快適性を向上させるようにファンコィルユニット等で暖房を行っている。しかし、これは、室内全体の空調には熱負荷となって効率が悪い。本発明では、この種の損失を抑制し、室内の空調負荷を効果的に低減することができるのである。尚、前記制御部 Bへはタイマー装置（図示せず）を設けて、商用ビルでは就業後、家庭では、就寝後や起床前などの時間的な制御を行'うことも可能である。

本発明の建物の開口部構造は以上の如く構成させたので主に以下のような効果を発揮する。

即ち、夏期などの室内の熱量が上昇する期間においては、発熱層が熱線を反射（選択透過）するので、太陽光の熱線の透過量を低減して冷房負荷を軽減させる。また、冬期等の室内の熱量が不足する期間においては、発熱層の通電加熱によりコールドドラフトを防止すると共に、ガラスの室内側の面に発生する結露を防止し、更に、空.調負荷を軽減させることができる。特に、コールドドラフト対策に関しては、従来、天井暖房と窓下に設置された暖房の二系統からの温風によりこれを防御していたが、本発明では、ガラス面を直接加熱することになるので、ファンの回転機構もなく騒音問題がない等の利点が高い。また、特に、複層ガラスとした場合には、加熱された空気層 4 内の雰囲気を熱対流により室内の雰囲気中に供給できる等の優れた特殊な効果を持たせることが可能である。

そして、本発明においては、表面温度を近傍の壁面と同じにするという相対的'な制御を行うことで、この種の発熱性板材で問題となる消費電力を効果的に抑制して、快適な室内空間を提供することができ、従来、ペリメータ付近の空調機としてファンコイルュニット等を設する必要があつたが、本発明は、これを設置すること無しにペリメータ付近の快適性を向上させることができる。従って、本発明によれば、上記の機能面により、快適な室内空間を形成するだけでなく、加えて、開口部を大きくしても、ファンコイルと比較して混合損失が少ないので、面の有効利用と共に、照度を確保する等の室内空間に快適さを提供することができるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記発熱層が特定波長の選択透過（反射）膜である.ことを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

2 . 前記発熱層がフィルム構造であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

3 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記発熱層の表面に上層または下層が形成されていることを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

4 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記各層の積層部位が板材に設けた凹所上に形成されていることを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

5 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記電極層が発熱層の端部に部分的に形成されていることを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

6 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記電極層上への電源の入力を前記発熱層の電気的抵抗による電圧降下が生じないように分圧入力させたことを特徴とする発熱機能を有する'透光性の板材。

7 . 少なくとも二枚の透光性の板材をスぺーサにより空気層を介した積層体において、発熱層を前記スぺーサの空気層側の表面に形成させたことを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

8 . 少なくとも二枚の透光性の板材をスぺーサにより空気層を介した積層体において、発熱層を室内側の板材の空気層側の表面に形成させたことを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材。

9 . 前記発熱層及び電極層がスぺーサと板材との当接面に電気的絶縁状態で形成されていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を.有する透光性の板材。

1 0 . 前記電気的絶縁状態が絶縁層または絶縁物を混合したシール部材であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 1 . 前記スぺーサの外周部には絶縁物を混合させていない二次シ一ル材が設けられていることを特徵とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 2 . 前記発熱層と電源とを接続する電極を前記二次シール材中に形成させると共に当該部位の光学的な遮蔽構造を形成したことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の透光性の板材。

1 3 . 前記電極層がスぺーザで囲まれた空気層内に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 4 · 前記電極層がスぺーサの外側に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 5 . 前記板材の内、室内側に配置される板材の一部に中間層と室内とを連通させる解放部を設けたことを特徴とする請求の範囲第 8 項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 6 . 前記板材の内、室内側に配置される発熱層を有する板材が後付可能であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光.性の板材。

1 7 . 前記板材の外周が枠体に嵌付けられると共に、前記板材の発熱層を枠体の近傍に至るまで延設させて配置させたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 8 . 前記発熱層の周縁部に設けた電極層と外部の電源とを電気的に接続させる配線を前記枠体内の空間部を通過させて導出させたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

1 9 . 前記枠体の外周に中空体を添設し、前記枠体内の空間部から導出させた配線を中空体内の空間部を通過させると共に、前記配線の各部材からの導出部分を絶縁させたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

2 0 . 前記枠体または枠体に添設されて成る各種の中空体の一部に窓部を設けると共に該窓部からそれぞれの部材の中空部内に配線の端子部を収容したことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。

2 1 . 前記窓部に取り外しまたは開閉可能な蓋部を設けたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の発熱機能を有する透光性の板材。 2 2 . 少なくとも一枚の透光性の板材の片面に発熱層を形成し、該発熱層の周縁の適宜箇所に電極層を設けることで発熱機能を付帯させた透光性の板材において、前記発熱層の電極層には主電源と、該主電源を駆動制御するための駆動部及びオンオフスィッチを備えた制御部とが接続され、前記制御部へは板材の表面の温度を検知する検知部を設けたことを特徴とする発熱機能を有する透光性の板材を用いたシステム。

2 3 . 前記検知部が非接触式または接触式温度センサ一であることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の発熱機能を有する透光性の板材を用いたシステム。

2 4 . 前記制,御部へ室内の壁表面の温度を検知する検知部を設けたことを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の発熱機能を有する透光性の板材を用いたシステム。

2 5 . 前記制御部へタイマー装置を設けたことを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の透光性の板材を用いたシステム。

2 6 . 前記発熱性板材を複数枚設置すると共に、該複数枚の発熱性板材を前記制御部により制御させることを特徴とする請求の範囲第

2 2項に記載の透光性の板材を用いたシステム。

2 7 . 前記検知部が複数枚の発熱性板材の内、何れか 1つに設けられていて、該検知部の値で複数枚の発熱性板材を同時に制御することを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の透光性の板材を用いたシステム。

2 8 . 前記発熱性板材の温度を近傍の室内の壁面の温度と同じまたは略同じに制御させることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の発熱性板材を用いた透光性の板材を用いたシステム。

2 9 . 前記発熱性板材の温度を性能範囲内で任意の温度に制御させることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の透光性の板材を用いたシステム.。