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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6688581
(24)【登録日】2020年4月8日
(45)【発行日】2020年4月28日
(54)【発明の名称】外壁構造
(51)【国際特許分類】
E04B 2/88 20060101AFI20200421BHJP
E04H 1/06 20060101ALI20200421BHJP
【ＦＩ】
E04B2/88
E04H1/06
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2015-191379(P2015-191379)
(22)【出願日】2015年9月29日
(65)【公開番号】特開2017-66661(P2017-66661A)
(43)【公開日】2017年4月6日
【審査請求日】2018年6月26日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２７年６月１日 一般社団法人日本建築協会発行 建築と社会、２０１５年６月号、ｖｏｌ．９６、Ｎｏ．１１１９、第４頁にて公開 平成２７年６月１日 株式会社新建築社発行 新建築、第９０巻８号、第１６６〜１７３，２１１頁にて公開 平成２７年６月５日 株式会社近代建築社発行 近代建築、２０１５年６月号、第６９巻、第６号、表紙、第７８〜８８頁にて公開 平成２７年３月２９日 立命館大学 大阪いばらきキャンパス竣工式・見学会パンフレットにて公開 平成２７年３月２９日 大阪いばらきキャンパス竣工式・見学会にて公開
(73)【特許権者】
【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(74)【代理人】
【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志
(72)【発明者】
【氏名】岩▲崎▼ 宏
(72)【発明者】
【氏名】永井 務
(72)【発明者】
【氏名】中川 博之
(72)【発明者】
【氏名】庄田 英行
【審査官】
仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】
実開昭５９−０８８１８４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
レンガとガラスと十字型...。 外構工事専門店 ルーチェ☆，生駒店ブログ，２０１１年 ７月 ９日，ＵＲＬ，https://www.ext-web.com/ikomablog/2011/07/post-2.php
【文献】
昼光利用・照明システム（Ａ５），エネルギー自律循環型建築・都市システム技術の開発 報告書＜上巻＞，日本，国土交通省，２００５年１０月，p.３５７−３５８，検索日：２０１９年４月１６日
【文献】
ステンドグラス パテ パティーナ染め／教会 十字架，ステンドグラスの武蔵野工房，２０１５年１０月 ３日，ＵＲＬ，https:www.musashino-kb.com/blog/2015/10/cross-10-3.html
【文献】
建築雑誌 作品選集 １９９１，日本，日本建築学会，１９９２年 ３月１０日，第１０７集 第１３２４号，第７６頁
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０６Ｂ １／００−１／７０
Ｅ０６Ｂ ５／００−５／２０
Ｅ０４Ｂ ２／５６−２／７０
２／８８−２／９６
Ｅ０４Ｈ １／００−１／１４
Ｆ２１Ｓ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
天井と床との間を上下方向に延在する縦窓と、
前記天井と前記床との中間部に左右方向に延在する横窓と、
を有し、
建物の外壁に、横方向に間隔をあけて並んだ複数の前記縦窓と、縦方向に間隔あけて並んだ複数の前記横窓とが、格子状に設けられている、
外壁構造。
前記天井と前記床との中間部に左右方向に延在する横窓と、
を有し、
建物の外壁に、横方向に間隔をあけて並んだ複数の前記縦窓と、縦方向に間隔あけて並んだ複数の前記横窓とが、格子状に設けられている、
外壁構造。
【請求項2】
前記外壁は、縦横に間隔をあけて配置された複数のコンクリート板で構成され、
前記コンクリート板の間に、前記縦窓及び前記横窓が設けられる窓開口が格子状に形成されている、
請求項１に記載の外壁構造。
前記コンクリート板の間に、前記縦窓及び前記横窓が設けられる窓開口が格子状に形成されている、
請求項１に記載の外壁構造。
【請求項3】
複数の外装板が、各前記コンクリート板のそれぞれの外側に間隔をあけて、前記縦窓及び前記横窓が露出するように設けられている、
請求項２に記載の外壁構造。
請求項２に記載の外壁構造。
【請求項4】
前記外装板は、
表面に上下方向に延在する左右非対称の第一凸部が、左右方向に並んで形成された第一外装板と、
表面に上下方向に延在し、前記第一凸部が左右反転した形状の第二凸部が、左右方向に並んで形成された第二外装板と、
を有し、
前記第一外装板と前記第二外装板とが、交互に配置されている、
請求項３に記載の外壁構造。
表面に上下方向に延在する左右非対称の第一凸部が、左右方向に並んで形成された第一外装板と、
表面に上下方向に延在し、前記第一凸部が左右反転した形状の第二凸部が、左右方向に並んで形成された第二外装板と、
を有し、
前記第一外装板と前記第二外装板とが、交互に配置されている、
請求項３に記載の外壁構造。
【請求項5】
前記横窓は腰高窓とされ、
前記腰高窓の窓下を構成する腰壁の上面は、日光が反射する反射面とされている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の外壁構造。
前記腰高窓の窓下を構成する腰壁の上面は、日光が反射する反射面とされている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の外壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外壁構造に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、箱形ユニットのいずれかの側部上方に採光窓を設けた採光ユニットが開示されている。
【0003】
特許文献２には、建物外壁の開口部の下部を遮蔽する第１の窓と、開口部の上部を遮蔽しかつ開閉可能な第２の窓と、を有する窓を備える建物外壁の開口部構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平６−１５８７２６号公報
【特許文献2】特開２０１５―２１３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の採光窓は、側部上方に設けられているので、室内の奥まで採光されるので採光効果は高いが、眺望は確保されない。
【0006】
また、特許文献２の第１の窓と第２の窓とで構成された窓は、開口面積が大きく、採光と眺望とは確保されるが、直射日光が多く差し込み、日射受照量が多い。よって、例えば、夏場の冷房効率が低下する。
【0007】
本発明は、上記事実に鑑み、日射受照量を低減しつつ、採光と眺望とを確保することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第一態様は、建物の外壁に設けられ、天井と床との間を上下方向に延在する縦窓と、前記外壁に設けられ、前記天井と前記床との中間部に左右方向に延在する横窓と、を備える外壁構造である。
【0009】
第一態様の外壁構造では、天井と床との間を上下方向に延在する日射遮蔽の効果が高い縦窓に、天井と床との中間部に左右方向に延在することで眺望を確保する横窓を組み合わせることで、日射受照量を低減しつつ、採光と眺望とが確保される。
【0010】
第二態様は、前記外壁は、縦横に間隔をあけて配置されたコンクリート板で構成され、前記コンクリート板の間に、前記縦窓及び前記横窓が設けられる窓開口が格子状に形成され、前記コンクリート板の外側に間隔をあけて外装板が設けられている第一態様に記載の外壁構造である。
【0011】
第二態様の外壁構造では、コンクリート板と外装板との二重壁構造とすることで、コンクリート板と外装板との間に空気層が形成され、これにより遮音性と遮熱性とが向上する。
【0012】
また、外装板が縦横に間隔をあけて配置されることで、蜂の巣のような意匠を得ることができる。
【0013】
第三態様は、前記横窓は腰高窓とされ、前記腰高窓の窓下を構成する腰壁の上面は、日光が反射する反射面とされている第一態様又は第二態様に記載の外壁構造である。
【0014】
第三態様の外壁構造では、腰高窓の窓下を構成する腰壁の上面が日光を反射するので、日射受照量を低減しつつ、採光量が増加する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、日射受照量を低減しつつ、採光と眺望とを確保することできる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の一実施形態の外壁構造が適用された建物の外壁の正面図である。
【図5】対向する外壁の水平断面図である。
【図7】建物の室内の斜視図である。
【図8】（Ａ）は本実施形態の外壁の建物の室内の平均日受照量を示す分布図であり、（Ｂ）は本実施形態の外壁の建物の室内の合計日受照量を示す分布図であり、（Ｃ）は比較例の外壁の建物の室内の平均日受照量を示す分布図であり、（Ｄ）は比較例の外壁の建物の室内の平均日受照量を示す分布図である。
【図9】本実施形態の外壁の建物の室内の照度分布図をまとめた表である。
【図10】本発明の一実施形態の外壁構造が適用された建物を上方から見た外形図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の一実施形態に係る外壁構造について説明する。なお、図中に示す矢印Ｚは鉛直方向を示し、矢印Ｙは後述する外壁の面外方向を示し、矢印Ｘは外壁の左右方向（Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向）を示している。
【0018】
＜構造＞本発明の一実施形態の外壁構造１１が適用された建物１０の構造について説明する。
【0019】
図１０に示すように、建物１０には、中庭１２を挟んで外壁２０Ａ及び外壁２０Ｂの外面側同士が間隔をあけて対向配置された棟（とう）１４Ａ及び棟（とう）１４Ｂを有している。
【0020】
なお、一方の棟１４Ａの外壁２０Ａを構成する各部材には符号の後にＡを付し、他方の棟１４Ｂの外壁２０Ｂを構成する各部材には符号の後にＢを付す。しかし、外壁２０Ａと外壁２０Ｂとは、後述する縦窓８０の位置及びスパンドレル１００の位置以外は、同様の構造である。よって、これらを区別して説明する必要がある場合のみ、符号の後のＡ及びＢを付す。また、図５は、外壁２０Ａと外壁２０Ｂとの間隔を図１０よりも狭く図示している。
【0021】
図２に示すように、外壁２０は縦横に間隔をあけて配置された正面視矩形状のコンクリート板５０で構成されている（図３〜図５も参照）。各コンクリート板５０は、図示していない支持部材を介して柱１６（図５参照）に固定されている。なお、本実施形態のコンクリート板５０は、高温高圧蒸気養生によって製造された軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ（Autoclaved Lightweight aerated Concrete））が用いられている。
【0022】
図１及び図２に示すように、外壁２０を構成する各コンクリート板５０（図２参照）の間に、窓開口６０（図３〜図５も参照）が格子状に形成されている。この窓開口６０に窓枠や窓ガラスなどを含んで構成される横窓７０（図３、図４及び図７も参照）及び縦窓８０（図５及び図７も参照）が設けられている。
【0023】
図２〜図５に示すように、各コンクリート板５０の外側には、外装板の一例としての正面視矩形状の金属製のスパンドレル１００が設けられている。つまり、本実施形態では、コンクリート板５０とスパンドレル１００との二重壁構造となっている。なお、符号１００の後のＬ及びＲについては後述する。また、Ｌ及びＲの説明が不要の場合は、Ｌ及びＲを図示及び説明を省略する。
【0024】
図４に示すように、スパンドレル１００は、コンクリート板５０に固定された下地材１５０に取り付けられている。また、図６に示すように、スパンドレル１００は、左右非対称の台形状の凸部１１０Ｌ及び凸部１１０Ｒ（図５も参照）が形成された複数のスパンドレル板材１０２で構成されている。そして、スパンドレル板材１０２の端部同士が重ね合わされ、この重ね合わされた部位が留付ビス１２０で下地材１５０に取り付けられている。なお、スパンドレル１００（スパンドレル板材１０２）は、本実施形態ではガルバニウム鋼板で構成されているが、ガルバニウム鋼板以外の鋼板（金属製の板）で構成されていてもよい。
【0025】
左右非対称の台形状の凸部１１０Ｌと凸部１１０Ｒとは、互いに左右反転した形状である。凸部１１０Ｌが形成されたスパンドレル１００には符号Ｌを付けてスパンドレル１００Ｌとし、凸部１１０Ｒが形成されたスパンドレル１００には符号Ｒを付けてスパンドレル１００Ｒとする。なお、前述したように、これらを区別しない場合などは、Ｌ及びＲを省略する。
【0026】
図１、図２、図５及び図６に示すように、スパンドレル１００Ｌとスパンドレル１００Ｒとが交互に配置されている。別言すると、スパンドレル１００の凸部１１０は、左右非対称の台形状とされ、隣接するスパンドレル１００は凸部１１０が左右反転して配置されている。
【0027】
図３及び図４に示すように、本実施形態では、梁３０に支持されたスラブ３２の下側に、間隔をあけて天井材３４（図７も参照）が設けられている。つまり、スラブ３２と天井材３４とで構成された二重天井となっている。また、本実施形態では、図４に示すように、スラブ３２の上面には床材３８（図７も参照）が貼られている。なお、床は二重床であってもよい。
【0028】
図３及び図４に示すように、スパンドレル１００の裏側のコンクリート板５０には、ダクト４０の吸気口４２が開口している（図２も参照）。ダクト４０は、スラブ３２と天井材３４との間の空間に配管され、図示していない全熱交換器に連結されている。
【0029】
全熱交換器で熱交換されて空調された空気は、図７に示す天井材３４に設けられた排出口３６から室内９０に排出される。なお、本実施形態では、室内９０に排出された空調された空気は、天井材３４に設けられた図示していない吸込口から吸い込まれ、図示していない廊下に排出される。
【0031】
なお、本実施形態では、外壁２０と内壁９２との間隔は約３２０ｍｍとなっている。また、本実施形態の横窓７０は、高さが約１２００ｍｍで窓高さが約８００ｍｍの腰高窓とされていると共に片引き窓となっている。一方、本実施形態の縦窓８０は、幅が約５００ｍｍとされている。なお、これらの寸法は、本実施形態におけるものであり、これらの寸法に限定されものではない。
【0032】
図７に示すように、縦窓８０は、室内９０の左右方向の一方の端部側に床材３８から天井材３４までの間が開口するように設けられている。また、左右方向に延在する横窓７０は、天井材３４と床材３８との中間部に設けられている。なお、横窓７０の室内９０側の開口端部７０Ａは、縦窓８０と間隔があくように内壁９２が設けられている。
【0034】
図５に示すように、対向する一方の棟１４Ａの外壁２０Ａ（図７も参照）の縦窓８０Ａと、他方の棟１４Ｂの外壁２０Ｂ（図７も参照）の縦窓８０Ｂとは、Ｘ方向にずれて配置され、Ｙ方向（面外方向）から見た場合に縦窓８０Ａと縦窓８０Ｂとが重ならないように配置されている。
【0035】
＜作用及び効果＞次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【0036】
図７等に示すように、天井材３４と床材３８との間を上下方向に延在する日射遮蔽の効果が高い縦窓８０に、天井材３４と床材３８との中間部、本実施形態では腰高位置に左右方向に延在し眺望を確保する横窓７０を組み合わせることで、日射受照量を低減しつつ、採光と眺望とが確保される。
【0037】
更に、外壁２０と内壁９２との間隔を広くすることで（横窓７０の窓深さを深くするこことで）幅広となった窓下を構成する腰壁９４の上面９６（図３も参照）が、日光を反射する反射面（ライトシェルフ）として機能することで、室内９０の採光量が増加する。
【0038】
また、図３に示すように、本実施形態の横窓７０は、立っている人Ｈ２の目線の高さであるので、立っている人Ｈ２の開放感及び眺望感が確保される。一方、座っている人Ｈ１に対しては、横窓７０からは外が見えないようになっている。更に、図５に示すように、対向する一方の棟１４Ａの外壁２０Ａの縦窓８０Ａと、他方の棟１４Ｂの外壁２０Ｂの縦窓８０ＢとはＸ方向にずれて配置され、Ｙ方向（面外方向）から見た場合に縦窓８０Ａと縦窓８０Ｂとが重ならないように配置されている。よって、図３に示されている座っている人Ｈ１は、縦窓８０からの視線の見合いが抑制される又は見合いがほとんど生じない。したがって、室内９０は、落ち着いた雰囲気となり、研究や仕事などに集中しやすい環境が得られる。
【0039】
なお、横窓７０は片引き窓とされているので、窓を開けることで自然換気（自然排煙）される。
【0040】
図３及び図４に示すように、コンクリート板５０とスパンドレル１００との二重壁構造とすることで、コンクリート板５０とスパンドレル１００との隙間９７（図４参照）に空気層が形成され、これにより遮音性と遮熱性とが効果的に向上する。
【0041】
また、コンクリート板５０に開口する吸気口４２は、コンクリート板５０とスパンドレル１００との隙間９７から新鮮な外気を吸気する。そして、吸気口４２の外側に配置されたスパンドレル１００が、大型のベントキャップとして機能するので、吸気口４２からの風雨などの進入が効果的に抑制される。
【0042】
図１及び図２に示すように、スパンドレル１００が縦横に間隔をあけて配置されることで、蜂の巣のような意匠を得ることができる。更に、図５及び図６に示すように、隣接するスパンドレル１００Ｒ及びスパンドレル１００Ｌは、左右非対称の台形状の凸部１１０Ｌ及び凸部１１０Ｒが左右反転して配置されているので、図１及び図２に示すように、光の加減で隣接するスパンドレル１００Ｒとスパンドレル１００Ｌとに濃淡に差が発生し、全体として市松模様の意匠を得ることができる。
【0043】
なお、スパンドレル１００を別の観点から説明すると、スパンドレル１００は、遮音性及び遮熱性を向上する二重壁としての機能と、大型のベントキャップとしての機能と、の二つの機能を有し、更に蜂の巣及び市松模様の意匠を得る効果を有している。
【0044】
［シミュレーション］次に、本実施形態の外壁構造１１を適用することで、日射受照量が低減しつつ、採光量が確保されることについて、コンピューターシミュレーションを行って確認した結果について説明する。
【0045】
（日射受照量）まず、日射受照量について説明する。
【0046】
図８（Ａ）〜（Ｄ）の日射受照量の分布図は、本実施形態の外壁構造１１が適用された建物１０の室内９０と、比較例の外壁構造２１１の室内２９０と、のそれぞれにおける内壁９２、２９２及び床材３８、２３８の日射受照量のシミュレーション結果である。なお、ドットが密であるほど日照受照量が多いことを示している。また、床材３８、２３８における受照領域は内壁９２、２９２から４ｍとした。
【0047】
なお、図８（Ａ）は本実施形態の外壁構造１１の夏至の日における一日の平均日射受照量であり、図８（Ｂ）は夏至の日における一日の合計日射受照量である。図８（Ｃ）は比較例の外壁構造２１１の夏至の日における一日の平均日射受照量であり、図８（Ｄ）は夏至の日における一日の合計日射受照量である。
【0048】
比較例の外壁構造２１１は、本実施形態の外壁構造１１の横窓７０及び縦窓８０と同じ開口面積（本実施形態では３．１ｍ２）の横窓２７０が設けられている。また、比較例の外壁構造２１１では、コンクリート板５０の外側にスパンドレル１００（図３及び図４参照）が設けられていない。
【0051】
このように両者の窓の開口面積は同じであるが、本実施形態の外壁構造１１（縦窓８０と横窓７０との組み合わせ）のほうが、比較例の外壁構造２１１（窓高さが高い横窓２７０のみ）よりも、日射受照量が削減されている。また、合計日射受照量で比較すると、本実施形態の外壁構造１１は、比較例の外壁構造２１１よりも、約２１％日射受照量が低減する。
【0052】
また、分布図は示されていないが、比較例の外壁構造２１１にコンクリート板５０の外側にスパンドレル１００を設けると、平均日射受照量は２７．３Ｗｈ／ｍ２となり、合計日射受照量は３３．０Ｗｈ／ｍ２となり、スパンドレル１００を設けることで、日射受照量が削減することが確認されている。なお、比較例の横窓２７０の外壁構造２１１にスパンドレル１００を設けた構造よりも、本実施形態の外壁構造１１の方が、約１０％日射受照量が低い。
【0053】
（採光量）次に、採光量について説明する。
【0054】
図９は、本実施形態の外壁構造１１の室内９０の照度分布図をまとめた表である。なお、表の上段は床材３８の照度分布であり、表の下段は室内９０の全体の照度分布である。なお、夏至、秋分及び冬至は１２時の照度分布であり、年間平均は８時〜１８時の照度分布である。
【0055】
そして、夏至は平均４９０Ｌｕｘ、秋分は平均２０２０Ｌｕｘ、冬至は平均３８９０Ｌｕｘ、年間平均は平均６７０Ｌｕｘとなり、窓際は年間を通じて必要な照度が確保されている。つまり、実施形態の外壁構造１１の室内９０は、採光量が確保されている。
【0056】
（まとめ）このように、本実施形態の外壁構造１１を適用することで、日射受照量が低減しつつ、採光量が確保されていることが、コンピューターシミュレーションによって確認された。
【0057】
＜その他＞尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【0058】
例えば、上記実施形態では、横窓７０は１２００ｍｍで窓高さが８００ｍｍの腰高窓とされていたが、これに限定されない。横窓７０は、これよりも高くてもよいし、低くてもよい。また、縦窓８０の幅も任意である。
【0059】
また、例えば、本実施形態では、縦窓８０と横窓７０とは、横Ｔ字状に配置されていたが、これに限定されない。例えば、縦窓８０と横窓７０との配置は、十字状であってもよい。
【0060】
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【0061】
１０ 建物１１ 外壁構造
２０Ａ 外壁
２０Ｂ 外壁
３６ 天井材（天井）
３８ 床材（床）
５０ コンクリート板
６０ 窓開口
７０ 横窓
８０ 縦窓
９４ 腰壁
９６ 上面
１００ スパンドレル（外装板の一例）