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CN112189074B - 外壁材料及其制造方法 - Google Patents

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CN112189074B CN201980031278.6A CN201980031278A CN112189074B CN 112189074 B CN112189074 B CN 112189074B CN 201980031278 A CN201980031278 A CN 201980031278A CN 112189074 B CN112189074 B CN 112189074B
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Abstract

一种外壁材料(1)包括：第一透明构件(10)，其一体或分体地包括透明板材(11)和棱镜部(13)；以及反射构件(20)，其设置在第一透明构件(10)的棱镜部(13)的第二侧(13b)上。棱镜部(13)使反射构件(20)收集相对于板材(11)的法线的角度等于或大于预定角度的光并且后向反射所收集的光，并透射相对于板材(11)的法线的角度小于预定角度的光。

Description

外壁材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及外壁材料及其制造方法。
背景技术
在现有技术中，提出了一种将来自太阳的直射光后向反射到太阳侧的外壁材料(例如参照专利文献1至5)。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2012-003025
专利文献2：JP-A-2011-002819
专利文献3：JP-A-2013-018682
专利文献4：JP-A-2012-242509
专利文献5：JP-A-2012-242508
发明内容
技术问题
在此，本发明的发明人研究了使外壁材料几乎不通过后向反射夏季的直射光而被加热，从而可以抑制冷却效率的降低，并且可以将直射光用于加热而无需后向反射冬季的直射光。在这一点上，本发明的发明人假设，例如当用户对外壁材料进行一些操作时，外壁材料可以在直射光被后向反射的状态和直射光不被后向反射的状态之间切换。
然而，当通过用户操作在直射光被后向反射的状态和直射光不被后向反射的状态之间执行切换时，除非允许可以执行用户操作的环境，否则无法执行状态之间的切换。例如，本发明的发明人假设通过执行外壁材料的反转操作或通过执行切换操作来切换状态，但在某些情况下，当由于要安装在外壁材料上的雨水管的存在而无法执行反转操作和切换操作时，该操作不能被容易地执行。
为了解决上述问题而做出了本发明。其目的是提供一种外壁材料，其能够在不需要用户操作的情况下在夏季的直射光被后向反射的状态和冬季的直射光不被后向反射的状态之间切换，以及一种制造其的方法。
问题的解决方案
根据本发明的外壁材料包括透明构件和反射构件。透明构件一体或分体地包括透明板材和棱镜部，并且反射构件设置在透明构件的棱镜部的预定表面上。棱镜部使反射构件收集相对于板材的法线的角度等于或大于预定角度的光并且使所收集的光后向反射，并透射相对于板材的法线的角度小于预定角度的光。
在根据本发明的用于制造外壁材料的方法中，从通过模制软化的玻璃材料来形成第一和第二有底容器的步骤到将第一和第二有底容器的开放侧组合并且一体化的步骤，将第一和第二有底容器保持在超过退火点的温度，然后，将其温度降低至室温。
发明的有益效果
根据本发明的外壁材料，该外壁材料包括棱镜部，并且该棱镜部使反射构件收集角度等于或大于预定角度的光并且使所收集的光后向反射，并透射角度小于预定角度的光。因此，例如，可以通过使用反射构件使夏季的太阳高度高时的光后向反射，并且可以透射冬季的太阳高度低时的光以用于加热。因此，可以提供不需要用户操作就能够在夏季的直射光被后向反射的状态和冬季的直射光不被后向反射的状态之间切换的外壁材料。
根据本发明的用于制造外壁材料的方法，一旦玻璃材料超过退火点，然后则在超过退火点的状态下执行直至一体化的操作，然后执行退火过程。因此，减少了花费时间的退火过程的次数，从而可以有助于降低成本。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的外壁材料的正视图。
图2是沿线II-II截取的剖视图，示出了图1所示的外壁材料。
图3是示出根据第一实施例的入射在外壁材料上的直射光的光路的概念图。
图4是示出根据第二实施例的外壁材料的剖视图。
图5是示出根据第三实施例的外壁材料的透视图。
图6是示出根据第三实施例的外壁材料的剖视图。
图7是示出根据第四实施例的外壁材料的透视图。
图8是示出根据第四实施例的外壁材料的剖视图。
图9是示出图2和3所示的外壁材料的棱镜部的透视图。
图10是示出用于朝东的直立表面的棱镜部的透视图。
图11是示出根据第五实施例的用于外壁材料的棱镜部的构造图，其中，A部分示出透视图，B部分示出侧视图。
图12是示出图11所示的棱镜部相对于在一年的上午9:00的直射光的反射率的曲线图。
图13示出了图11所示的棱镜部的变型的透视图，其中，A部分示出第一变型，B部分示出第二变型，C部分示出第三变型。
图14是示出根据图13所示的第一至第三变型例的棱镜部相对于在一年的上午9:00的直射光的反射率的曲线图。
图15是示出棱镜部的使用示例的第一布置图。
图16是示出棱镜部的使用示例的第二布置图。
图17是示出棱镜部的使用示例的第三布置图。
具体实施方式
在下文中，将根据适当的实施例描述本发明。本发明不限于下面描述的实施例，并且可以在不脱离本发明的精神的范围内适当地修改。在以下描述的实施例中，存在省略构造的一部分的图示和描述的部分，并且关于省略的技术的细节，不言而喻的是，在不与下述内容发生矛盾的范围内适当地应用公知或众所周知的技术。
图1是示出根据第一实施例的外壁材料的正视图，图2是沿着示出图1所示的外壁材料的线II-II截取的剖视图。如图1所示，例如，外壁材料1形成为嵌入砂浆材料中(外壁材料1将附着的壁表面的示例)或用粘合剂粘贴在壁表面上(外壁材料1将附着的壁表面的示例)的瓷砖。规则地布置多个瓷砖(外壁材料1)。
在该实施例中，多个外壁材料1以连续粘结图案布置，但不特别限于此，并且可以以人字形和半篮编织图案布置。其布置形式没有特别限制。
每个外壁材料1在夏季的太阳高度高时后向反射直射光，而在冬季的太阳高度低时使用直射光以供加热。如图2所示，每个外壁材料1包括第一透明构件(透明构件)10、反射构件20、第二透明构件30和吸热构件40。
第一透明构件10由诸如玻璃材料或树脂材料的透明材料形成，并且包括平板状的板材11、端壁12和具有三角形横截面的棱镜部13。
平板状的板材11是外壁材料1的室外侧表面构件。端壁12是与板材11正交的壁材，并且设置在板材11的周端部。端壁12与板材11一体地设置在板材11的室内侧表面上。第一透明构件10具有有底四角筒状，其中，板材11用作底壁，而端壁12用作侧壁。
棱镜部13布置在有底四角筒状的内侧(板材11的室内侧)，并且形成有在剖视图中分别具有三角形的棱镜(即具有三棱柱状的棱镜)。在这些棱镜部13中，第一侧面13a与板材11成一体。棱镜部13的第二侧面13b和第三侧面13c相对于第一侧面13a以预定角度延伸。第二侧面13b是位于第三侧面13c的竖直下方的侧面。棱镜部13可以与板材11分离，并且第一侧面13a可以与板材11分离。
反射构件20是反射太阳光的构件，并且例如是可见光和红外光的反射率为70％以上的构件。反射构件20设置成处于与棱镜部13的第二侧面13b(预定表面)接触的状态。反射构件20可以设置成处于与棱镜部13分离的状态。期望的是，反射构件20通过在棱镜部13的第二侧面13b上施加陶瓷涂层而形成。
第二透明构件30是嵌入砂浆材料中或粘贴在壁表面上的构件，并且是设置在第一透明构件10的室内侧的平板状的板材。第二透明构件30粘附到第一透明构件10的端壁12，并且安装第一透明构件10。因此，棱镜部13和反射构件20布置在夹在第一透明构件10和第二透明构件30之间的内部空间IS中。例如，当形成外壁材料1的材料是玻璃材料时，熔点低于玻璃材料的退火点或应变点的熔块玻璃糊用于粘附。可以使用能够在低温下进行粘附的粘合剂用于粘附。由于要求第二透明构件30具有与第一透明构件10相同的热膨胀系数和耐热性，因此期望第二透明构件30由与第一透明构件10相同的材料制成，但在本实施例中，材料不一定必须是透明的。
吸热构件40是从太阳光吸收热量的构件，并且例如由通过溅射设置在第二透明构件30的室外侧的表面上的选择性吸收膜形成。在该选择性吸收膜中，例如，可见光和红外光的吸收率为70％以上，并且在太阳光波长范围(0.3至2.5μm)下吸收率高，在红外光波长范围(3.0至20μm)下发射率小。当第二透明构件30粘附至第一透明构件10时，吸热构件40形成在装配在端壁12之间的位置处，并且当第一透明构件10和第二透明构件30彼此组装时布置在内部空间IS中。
图3是示出根据第一实施例的入射在外壁材料1上的直射光的光路的概念图。如图3所示，在本实施例中，棱镜部13的折射率和三角形内角设置如下。即，棱镜部13的折射率和三角形内角设置成使得在反射构件20上收集相对于板材11的法线N的角度等于或大于预定角度θ的直射光OP1(例如当夏季的太阳高度高时的直射光)，然后收集的直射光OP1被后向反射。更具体地，棱镜部13的折射率和三角形内角设置成使得直射光OP1在第三侧面13c上的入射角等于或大于临界角。当反射构件20设置成与第二侧面13b分离时，棱镜部13的折射率和三角形内角设置成使得直射光OP1在第二侧面13b上的入射角小于临界角。
棱镜部13的折射率和三角形内角设置成使得允许相对于法线N的角度小于预定角度θ的光(直射光OP2和来自地面的光比如反射光)被透射。
图3所示的直射光OP1首先到达棱镜部13的第三侧面13c，并且当如上所述设置折射率和三角形内角时，即使在首先到达第二侧面13b的直射光的情况下，直射光以相同的方式后向反射。
接下来，将参照图1至3描述根据实施例的外壁材料1的操作。
首先，假定相对于法线N的角度等于或大于预定角度θ的直射光OP1入射在第一透明构件10上。这时，直射光OP1透射通过第一透明构件10的板材11并到达棱镜部13。到达棱镜部13的直射光OP1包括以下1)至3)。1)直射光OP1仅在第三侧面13c上被全反射，并且到达设置在第二侧面13b上的反射构件20。2)直射光OP1在第三侧面13c上被全反射之后在第一侧面13a上被全反射，并且到达设置在第二侧面13b上的反射构件20。3)直射光OP1直接到达设置在第二侧面13b上的反射构件20。通过使用反射构件20处的反射将所有这些光后向反射。即，光从第一透明材料10的板材11朝着太阳侧发射。
假设相对于法线N的角度小于预定角度θ的直射光OP2入射在第一透明构件10上。这时，直射光OP2透射通过第一透明构件10的板材11以到达棱镜部13，并且透射通过棱镜部13以到达吸热构件40。因此，直射光OP2被吸热构件40吸收，并且吸热构件40加热外壁材料1经由第二透明构件30将附着的壁表面。
结果，外壁材料1可以后向反射夏季的直射光OP1，并且可以通过使用冬季的直射光OP2实现加热效果。
这里，假设棱镜部13(第一透明构件10)的折射率为1.41，并且具有直角三角形，其中在剖视图中由第二侧面13b和第三侧面13c形成的角度为直角。假设由棱镜部13的第一侧面13a和第三侧面13c形成的角度是8度。此时，将预定角度θ设置为58度，相对于法线N的角度等于或大于58度的直射光OP1被后向反射，并且相对于法线N的角度小于58度的直射光OP2用于室内加热。
因此，根据第一实施例的外壁材料1，设置棱镜部13，并且棱镜部13使反射构件20收集角度等于或大于预定角度θ的光并后向反射所收集的光，并透射角度小于预定角度θ的光。因此，通过使用反射构件20，可以使夏季的太阳高度高时的光后向反射，并且可以使冬季的太阳高度低时的光透射并可用于加热。因此，可以提供在不需要用户操作的情况下可以在夏季的直射光OP1被后向反射的状态和在冬季的直射光OP2不被后向反射的状态之间切换的外壁材料1。
由于通过使用由吸热构件40吸收的热量来加热外壁材料1将附着的壁表面，所以当冬季的太阳高度低时，吸热构件40可以通过使用光来加热壁表面，因此光可以用于加热。
棱镜部13设置在夹在第一透明构件10和第二透明构件30之间的内部空间IS中，并且吸热构件40形成在内部空间IS中的第二透明构件30的表面上。因此，棱镜部13和吸热构件40在内部空间IS中受到保护，从而可以提供其中棱镜部13和吸热构件40之间的关系不易被外力破坏且实现其长寿命的外壁材料1。
接下来，将描述本发明的第二实施例。尽管根据第二实施例的外壁材料类似于第一实施例，但它们之间的一些构造是不同的。在下面的描述中，与第一实施例相同或相似的元件将用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图4是示出根据第二实施例的外壁材料的剖视图。图4所示的外壁材料2以与第一实施例相同的方式包括第一透明构件10、反射构件20、第二透明构件30和吸热构件40。尽管假定根据第二实施例的外壁材料2由玻璃材料形成，但外壁材料2不限于此，并且可以由另一种透明树脂形成。
第一透明构件10包括板材11、端壁12和棱镜部13。在根据第二实施例的棱镜部13中，第一侧面13a与板材11一体，第二侧面13b还与端壁12一体。
在第二实施例中，第二透明构件30包括平板状的板材31和端壁32。端壁32是与板材31正交的壁材，并且设置在板材31的周端部。端壁32在板材31的室外侧面上与板材31一体地设置。
在第二实施例中，外壁材料2的端壁12和32彼此组装，从而形成内部空间IS。在第二实施例中，内部空间IS处于密封状态，并且处于与外部空间隔离的状态。
第二透明构件30在板材31的室内侧(壁面侧)具有凹凸部33。通过该凹凸部33，能够提高根据第二实施例的外壁材料2相对于壁表面的保持力。根据第二实施例的吸热构件40形成在凹凸部33(壁面侧的表面)上。
在第二实施例中，第一透明构件10的端壁12和第二透明构件30的端壁32的外表面涂覆有白色或银色(乙烯基树脂涂层)，从而形成涂覆表面PS。特别地，设置在与第二侧面13b成一体的一侧的端壁12a上的涂覆表面PS构造成用作反射构件20。涂层不限于白色或银色，并且涂层不限于白色或银色，只要颜色允许反射率比不施加涂层时更高即可。
在根据第二实施例的第二透明构件30中，在内部空间IS侧的表面上执行低发射处理(LowE处理)，从而形成低发射部34。低发射部34是散热率比低发射部34以外的部分低的部分。低发射部34通过例如使用溅射法和化学气相沉积(CVD)法在玻璃材料的表面涂覆低发射率特性薄膜而形成。例如，作为低发射部34的主要示例，存在其中添加具有约10nm的膜厚度的银的薄金属膜和诸如SnO2、氧化钛和ZnO的金属氧化物膜的低发射部。
上述外壁材料2如下制造。首先，将玻璃材料加热并软化(第一步骤)。此时，玻璃材料被加热到约1500℃成为粘性物质，称为凝块。
接下来，模制在第一步骤中软化的玻璃材料，以形成第一和第二有底容器，其上部是开放的(即第一透明构件10和第二透明构件30)，其包括底壁(板材11和31)和侧壁(端壁12和32)(第二步骤)。
在第二步骤中，在模制第一有底容器(第一透明构件10)时，相对于底壁(板材11)的法线N的角度等于或大于预定角度θ的光被收集在反射构件20上，并且所收集的光被后向反射。形成使相对于底壁(板材11)的法线N的角度小于预定角度θ的光透射的棱镜部13。
之后，将第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)迅速冷却至约800℃(其是玻璃材料的软化点)的温度以收缩，并且其形状被稳定以从模具中释放。此时，维持其温度以使其不降低到等于或低于550℃至600℃的温度，该温度被称为退火点。
在第二步骤中，通过在线CVD法在第二透明构件30处于约800℃的温度的状态下在内部空间IS侧的表面上形成低发射部34。
接下来，将通过第二步骤获得的第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的开放侧组合并且一体化(第三步骤)。在该步骤中，第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的侧壁(端壁12和32)被燃烧以软化并彼此融合，从而将其两个侧壁组合。结果，形成处于密封状态的内部空间IS。此时，热空气以密封状态密封在内部空间IS中。
此后，为了防止第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)通过快速冷却而破裂，通过在将第一和第二有底容器保持在退火点一定时间的同时获得热应力的过程将第一和第二有底容器冷却到室温。
接下来，通过将白色涂层或银色涂层施加到一体化后冷却的第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的侧壁(12和32)的外表面上来形成反射构件20。在此，在本实施例中，第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的两个侧壁(12和32)被涂覆。然而，当仅希望设置反射构件20时，可以仅涂覆第一有底容器(第一透明构件10)的侧壁(12)。侧壁(12和32)不限于在其整个周边上涂覆，而是可以仅在其一部分上涂覆。
这里，如上所述，在第二步骤和第三步骤中，将第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的温度保持在退火点以上。在第三步骤和第四步骤之间，将其温度降低至室温。因此，在上述制造方法中，一旦玻璃材料超过退火点，则此后在退火点以上执行操作，并从第三步骤到第四步骤执行退火过程。结果，减少了花费时间并且需要能量成本的加热和退火过程的次数，从而实现了成本降低。
根据第二实施例的外壁材料2的光路和操作与第一实施例相同。
如上所述，根据第二实施例的外壁材料2，以与第一实施例相同的方式，可以提供在不需要用户操作的情况下可以在夏季的直射光OP1被后向反射的状态和冬季的直射光OP2不被后向反射的状态之间切换的外壁材料2。当冬季的太阳高度低时，吸热构件40可以通过使用光来加热壁表面，并且该光可以用于加热。
根据第二实施例，通过执行使表面的热发射率低于表面以外的部分的热发射率的处理，在板材31的内部空间IS侧的表面上形成低发射部34。在第二实施例中，吸热构件40形成在板材31的壁面侧的表面上。因此，可以使曾经被吸热构件40加热的外壁的热量难以散逸。
反射构件20通过在端壁12(和端壁32)的外表面上涂覆白色涂层或银色涂层而形成。因此，例如，可以在第一透明构件10和第二透明构件30彼此接合之后从外部形成反射构件20，而无需在内部空间IS中形成反射构件20，从而可以容易地形成反射构件20。
根据用于制造第二实施例的外壁材料2的方法，在第二步骤中，由于在模制第一有底容器时形成棱镜部13，所以能够容易地实现形成棱镜部13。在第二步骤和第三步骤中，将第一和第二有底容器的温度保持在玻璃材料的退火点之上。因此，一旦玻璃材料达到或超过退火点，此后，在退火点以上执行操作，并且从第三步骤到第四步骤执行退火过程，使得减少花费时间的退火过程的次数，从而有助于降低成本。
由于当将第一和第二有底容器的开放侧组合并且一体化时内部空间IS处于密封状态，因此在高温环境下成一体并密封的内部空间IS在其温度降低到室温时变为低压空间，从而可以在制造外壁材料2的过程中形成绝热层。
接下来，将描述本发明的第三实施例。尽管根据第三实施例的外壁材料类似于第二实施例，但它们之间的一些构造是不同的。在下面的描述中，与第二实施例相同或相似的元件将用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图5是示出根据第三实施例的外壁材料的透视图，图6是示出根据第三实施例的外壁材料的剖视图。以与第二实施例的外壁材料2相同的方式，图5和6中所示的外壁材料3包括第一透明构件10和第二透明构件30，并且它们的端壁12和32彼此熔合。尽管根据第二实施例的外壁材料2是瓷砖，但根据第三实施例的外壁材料3用作所谓的玻璃块。因此，根据第三实施例的外壁材料3不包括吸热构件40，而是在内部空间IS侧包括第二棱镜部45和46而不是吸热构件40。
第二棱镜部45和46配置有形成为朝向内部空间IS侧突出的多个三角棱镜，并且成角度地设置成以等于或大于水平角的角度反射透射通过第一透明构件10的棱镜部13的光。
上述第二棱镜部45和46包括多个(四个)上棱镜部45和多个(五个)下棱镜部46。上棱镜部45位于下棱镜部46上方。
设置每个上棱镜部45的角度，以反射从上方入射的直射光OPU，并以等于或大于水平角的角度从板材31发射反射的直射光OPU。为了使多个上棱镜部45理想地反射从上方入射的直射光OPU，多个上棱镜部45形成为使得位于上侧的一个棱镜部具有较小的山峰而位于下侧的一个棱镜部具有较大的山峰。
设置每个下棱镜部46的角度，以便不仅反射从上方入射的直射光OPU，而且还反射从下方入射的直射光UPU，并且以等于或大于水平角的角度发射反射的直射光OPU和来自板材31的直射光UPU。以与上棱镜部45相同的方式，为了使多个下棱镜部46也理想地反射分别从其入射的直射光OPU和UPU，多个下棱镜部46形成为使得位于下侧的一个棱镜部具有较小的山峰而位于上侧的一个棱镜部具有较大的山峰。
可以在上棱镜部45和上端壁32之间设置另一个三角棱镜47。三角棱镜47用作所谓的图像恢复棱镜。通常，虽然在玻璃块中不希望外观看起来像窗户，但当对三角棱镜47有一些需求时，可以在没有设置第二棱镜部45和46的间隙中设置三角棱镜47。三角棱镜47具有以棱镜部13以剖视图方向为中心轴旋转180度的方式形成的形状，并且减小其尺寸。
甚至关于根据第三实施例的外壁材料3，以与根据第二实施例的外壁材料2相同的方式，通过在端壁12和32的外表面上设置涂覆表面PS来形成反射表面20。在根据第三实施例的外壁材料3中，反射构件20不仅形成在第一透明构件10的端壁12上，而且形成在第二透明构件30的端壁32上。外壁材料3构造成使得透射通过棱镜部13并到达端壁32的光被反射构件20反射，并且反射的光被引导至多个下棱镜部46。
上述的外壁材料3与第二实施例相同地制造。即，将玻璃材料加热并软化(第一步骤)，并且模制软化的玻璃材料以形成第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)(第二步骤)。
在该第二步骤中，当模制第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)时，形成棱镜部13和第二棱镜部45和46。另一个三角棱镜47也根据需要形成。
之后，将第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的开放侧组合并一体化，同时使其温度保持成不降低到等于或小于550℃至600℃(其被称为退火点)的温度(第三步骤)。此时，热空气以密封状态密封在内部空间IS中。
之后，通过在通过获得热应力的退火过程而被冷却的第一和第二有底容器(第一透明构件10和第二透明构件30)的侧壁(12和32)的外表面上施加白色涂层或银色涂层来形成反射构件20。
接下来，将参照图6描述根据第三实施例的外壁材料3的操作。
首先，假定相对于法线N的角度等于或大于预定角度θ的直射光OP1(未示出)入射在第一透明构件10上。这时，以与第一实施例相同的方式，直射光OP1到达端壁12侧的反射构件20并被后向反射。
假设相对于法线N的角度小于预定角度θ的直射光OP2入射在第一透明构件10上。这时，直射光OP2从棱镜部13通过第一透明构件10的板材11发射到内部空间IS。发射到内部空间IS的光的一部分成为直接到达上棱镜部45或下棱镜部46的直射光OPU，被上棱镜部45或下棱镜部46反射，并以等于或大于水平角的角度从第二透明构件30的板材31发射。发射到内部空间IS的光的一部分成为到达第二透明构件30的端壁32的反射构件20的直射光UPU，被反射构件20反射，并且到达下棱镜部46。直射光UPU被下棱镜部46反射并且以等于或大于水平角的角度从第二透明构件30的板材31发射。
结果，外壁材料3可以后向反射夏季的直射光OP1，并且可以通过使用冬季的直射光OP2来实现照明效果。直射光OP2以电磁波的形式照射室内天花板，从而也可以通过加热室内天花板来实现加热效果。
如上所述，根据第三实施例的外壁材料3，以与第二实施例相同的方式，可以提供在不需要用户操作的情况下可在夏季的直射光OP1被后向反射的状态和冬季的直射光OP2不被后向反射的状态之间切换的外壁材料3。例如，可以在第一透明构件10和第二透明构件30彼此接合之后从外部形成反射构件20，而无需在内部空间IS中形成反射构件20，从而使得可以容易地形成反射构件20。
根据第三实施例，还提供了设置在第一透明构件10的室内侧的第二透明构件30，第二透明构件30包括第二棱镜部45、46，其将透射通过第一透明构件10的棱镜部13的光引导至室内天花板侧。因此，通过使用反射构件20使夏季的太阳高度高时的光后向反射，而通过使用第二棱镜部45和46可以使冬季的太阳高度低时的光用于室内天花板的照明。
根据用于制造第三实施例的外壁材料3的方法，以与第二实施例相同的方式，减少了花费时间的退火过程的次数，从而可以有助于降低成本。当其温度降低到室温时，在高温环境下一体化并密封的内部空间IS变成低压空间，从而可以在制造外壁材料3的过程中形成绝热层。
接下来，将描述本发明的第四实施例。尽管根据第四实施例的外壁材料类似于第一实施例，但它们之间的一些构造是不同的。在下面的描述中，与第一实施例相同或相似的元件将用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图7是示出根据第四实施例的外壁材料的透视图，图8是示出根据第四实施例的外壁材料的剖视图。图7和8中所示的外壁材料4用作所谓的边材板，并且粘附到建筑物的衬里材料FM。以与第一实施例相同的方式，外壁材料4包括第一透明构件10、反射构件20和吸热构件40，并且构造成加热形成在外壁材料4和建筑物的隔热壁TW之间的空气通道AR中的空气。根据第四实施例的外壁材料4包括插入构件50。
插入构件50设置在棱镜部13的室内侧，并且包括在室外侧以锯齿状形成的室外侧板材51和在室内侧以平板状形成的室内侧板材52。形成为锯齿状的室外侧板材51具有沿着棱镜部13形成的形状，并且设置成与棱镜部13稍微分离。室外侧板材51的面向棱镜部13的第二侧面13b的表面用作白色或银色的反射构件20，并且其面向其第三侧面13c的表面用作黑色的吸热构件40。吸热构件40理想地具有太阳光选择性吸收特性，并且理想地是具有高吸收率的暗色，但不限于黑色。考虑到设计，可以包括深橙色和绿色。室内侧板材52配置为使得其室内侧表面与隔热壁TW一起限定空气通道AR。
插入构件50在室外侧板材51与室内侧板材52之间具有潜热蓄积材料PCM。潜热蓄积材料PCM例如由无机盐水合物(Na2SO410H2O和CaCl26H2O)形成，并且在特定温度范围内(例如21℃)具有熔点和凝固点。
竖直地彼此相邻的第一透明构件10通过硅酮密封剂SS彼此连接，并且通过玻璃粘合剂(图8中的黑色部分)在硅酮密封剂SS的室内侧执行粘附。
接下来，将参照图8描述根据第四实施例的外壁材料4的操作。
首先，假定相对于板材11的法线的角度等于或大于预定角度的直射光OP1(未示出)入射在第一透明构件10上。此时，直射光OP1到达反射构件20，并且以与第一实施例相同的方式后向反射。
假定相对于法线的角度小于预定角度的直射光OP2(未示出)入射在第一透明构件10上。此时，直射光OP2透射通过第一透明构件10的板材11以到达棱镜部13，并透射通过棱镜部13以到达吸热构件40，从而其热量被吸热构件40吸收。因此，插入构件50的潜热蓄积材料PCM被加热。由于潜热蓄积材料PCM保持在近似恒定的温度直到其总量固化或熔化，因此潜热蓄积材料PCM保持在特定的温度范围内。当特定温度范围例如是约21℃时，空气通道AR中的空气(冬季的冷空气)被插入构件50加热。例如，被加热的空气通过风扇的动力被吸入室内并用于加热。即，在冬季，白天的太阳能被存储，从而即使在晚上也可以用于加热。
由于潜热蓄积材料PCM趋于保持特定的温度范围，因此在夏季，直射光OP1被后向反射以防止空气通道AR中的空气被加热，并且空气通道AR中的空气(夏季的暖空气)配置为由插入构件50冷却。例如，冷却的空气通过风扇的动力被吸入室内，并用于冷却。
结果，外壁材料4可以后向反射夏季的直射光OP1并实现冷却效果，并且通过使用冬季的直射光OP2也可以实现加热效果。插入构件50在第四实施例中包括潜热蓄积材料PCM，但不限于此并且可不包括潜热蓄积材料PCM。
如上所述，根据第四实施例的外壁材料4，以与第一实施例相同的方式，可以提供在不需要用户操作的情况下可在夏季的直射光OP1被后向反射的状态和冬季的直射光OP2不被后向反射的状态之间切换的外壁材料4。
根据第四实施例，由于例如通过使用由吸热构件40吸收的热量来加热与室内侧相邻的空气通道AR中的空气，因此可以通过将空气通道AR中的加热的空气吸入室内来将加热的空气用于加热。
在第四实施例中，吸热构件40形成在室外侧的表面上，并且设置有在室内侧的表面上形成空气通道AR的插入构件50。因此，当通过包括透明棱镜部13的第一透明构件10在视觉上识别插入构件50并且例如隔热材料位于空气通道AR的室内侧时，可以提供能够防止在视觉上识别隔热材料的外壁材料4。根据第四实施例，可以提供使得允许从视觉上识别插入构件50的设计的外壁材料4。
例如，由于插入构件50包括潜热蓄积材料PCM，因此插入构件50可以保持在夏季和冬季之间的中间温度，并且空气通道AR中的空气可以提供舒适的温度。可替代地，将温度设置为高值，例如约26℃，可以将冬季的太阳能用于夜间加热，或者将温度设置为低值，夏季晚上使用冷热量来防止白天温度过度升高。
接下来，将描述本发明的第五实施例。尽管根据第五实施例的外壁材料类似于第一实施例，但它们之间的一些构造是不同的。在下面的描述中，与第一实施例相同或相似的元件将用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
首先，在描述根据第五实施例的外壁材料之前，将描述作为其前提的问题。图9是示出图2和3所示的外壁材料1的棱镜部13的透视图。假定图9所示的棱镜部13具有朝南的直立表面。因此，棱镜部13的轴向方向沿着太阳在中南部时间的轨迹(紧挨着水平方向)并且水平地延伸。
图10是示出用于朝东的直立表面的棱镜部13的透视图。当用于朝东的直立表面的棱镜部13沿着太阳的轨迹时，棱镜部13的轴向方向是倾斜的。由于正东的太阳轨迹在北纬35度时相对于水平面成55度角(相对于竖直方向成35度角)，因此棱镜部13也布置为以相对于水平面成55度角延伸。
在此，假设光从正南向西侧稍微入射在图9所示的棱镜部13上。在这种情况下，当在如图3所示的横截面观察时，虽然直射光被后向反射，但实际上，如虚线箭头所示，由于直射光从西侧稍微入射，所以直射光被稍微反射到东侧。
另一方面，例如，当在约中南时间的直射光入射在图10所示的棱镜部13上时，由于棱镜部13是倾斜的，所以反射光从水平向下指向。当光向下反射时，光加热地面并引起热岛现象，这是不希望的。向西也一样。
如上所述，期望用于面向东或西的外壁材料的棱镜部13不是图10所示的三角棱镜，而是具有不向下反射光的构造。
当将图9所示的棱镜部13中的光后向反射的下限角度设定为58度时，由第一侧面13a和第三侧面13c形成的顶角AA为8度，而由第二侧面13b和第三侧面13c形成的底角BA为90度。
当将图10所示的棱镜部13中的从东侧到达的光后向反射的下限角度设定为0度时，由第一侧面13a和第三侧面13c形成的顶角AA为45度，而第二侧面13b和第三侧面13c形成的底角BA为90度。
考虑到上述反射条件，期望如下设定朝向东的方向和朝向西的方向。
图11示出了表示用于根据第五实施例的外壁材料的棱镜部的构造图，其中，A部分示出透视图，B部分示出侧视图。如图11的A部分和B部分所示，用于根据第五实施例的外壁材料的棱镜部14不是三角棱镜而是三棱锥。
棱镜部14包括用作直射光的入射表面的第一表面14a(面向第一透明板材10a的表面)、连接到第一表面14a的第二表面14b、第三表面14c和第四表面14d。第二表面14b、第三表面14c和第四表面14d是从作为入射表面的第一表面14a向外壁材料的背面侧突出的表面，并且它们之间的接触角为90度。
第二表面14b对应于作为三角棱镜的棱镜部13的第三侧面13c，并且其角度设置为全反射角度等于或大于预定角度的直射光。对第三表面14c和第四表面14d进行镜面处理以形成反射构件20。
在将上述棱镜部14用于朝东的直立表面的情况下，例如，如图11A所示，当入射在约中南时间的直射光时，该直射光在被第二表面14b全反射之后由第三表面14c的反射构件20反射，并且在南侧向上发射。
因此，如图11所示的棱镜部14可以用于具有朝东的直立表面的外壁材料。作为具有朝西的直立表面的外壁材料，可以使用与图11所示的棱镜部具有对称结构的棱镜部。
图12是表示图11所示的棱镜部14相对于一年的上午9:00的直射光的反射率的曲线图。在图12所示的曲线图中，假定第一表面14a面向正东。
如图12所示，在上午9:00，从比3月的春分更早的2月到比9月的秋分更晚的10月，反射率保持在80％以上。因此，图11所示的棱镜部14可以在约中南时间将直射光反射到南侧，并且还可以从2月到包括夏季的10月从东侧后向反射光。
棱镜部14可以根据其应用如下构造。图13示出了图11所示的棱镜部14的变型的透视图，其中，A部分示出第一变型，B部分示出第二变型，C部分示出第三变型。
以与图11所示的棱镜部相同的方式，在图13的部分A至C中所示的棱镜部14包括用作直射光的入射表面的第一表面14a，并且还包括以直角彼此接触的第二表面14b、第三表面14c和第四表面14d。根据变型的棱镜部14具有通过将图11所示的棱镜部14竖直地倒置而获得的形状，使得第三表面14c面向上。
在上述变型中，对第三表面14c和第四表面14d进行镜面处理，从而形成第一变型中的反射构件20。对第二表面14b和第四表面14d进行镜面处理以形成第二变型中的反射构件20。在第三变型中，仅对第四表面14d进行镜面处理以形成反射构件20。
图14是示出根据图13所示的第一至第三变型的棱镜部14相对于一年中的上午9:00的直射光的反射率的曲线图。在图14所示的曲线图中，假定第一表面14a面向正东。在图14中，第一变型由实线示出，第二变型由交替的长短划线示出，第三变型由交替的长和两条短虚线示出。
如图14所示，根据第一和第三变型的棱镜部14在4月至7月的上午9:00具有70％以上的反射率。因此，根据第一和第三变型的棱镜部14可以在夏季以点状方式后向反射光。
根据第二变型的棱镜部14从2月到10月的上午9:00保持70％以上的反射率。因此，根据第二变型的棱镜部14可以从2月到包括夏季的10月从东侧后向反射光。
图15至17是示出棱镜部14的使用示例的布置图。如上所述，由于所有棱镜部14具有三棱锥形状，因此不能无间隙地填充其相同形状。因此，如图15所示，例如，将图11所示的棱镜部14和图13B所示的棱镜部14组合并且无间隙地填充。因此，可以无间隙地填充棱镜部14，从而可以提高反射效率。
如图16所示，例如，可以扩大图11所示的棱镜部14的第二表面14b至第四表面14d以形成四边形(正方形)，并且可以无间隙地填充这些正方形。如图17所示，例如，可以扩大图13B所示的棱镜部14的第二表面14b至第四表面14d以形成四边形(正方形)，并且可以无间隙地填充这些正方形。
如上所述，根据第五实施例的外壁材料，以与第一实施例相同的方式，可以提供在不需要用户操作的情况下可在夏季的直射光OP1被后向反射的状态和冬季的直射光OP2不被后向反射的状态之间切换的外壁材料。
根据第五实施例，可以提供不仅适用于朝南的直立表面而且适用于朝东的直立表面和朝西的直立表面的外壁材料。
尽管以上基于实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例。可以在不脱离本发明的精神的范围内添加修改，并且可以在可能的范围内将实施例的技术彼此适当地组合。此外，可以在可能的范围内将公知或众所周知的技术彼此组合。
例如，尽管在上述实施例中第一和第二透明构件10、30由固体(玻璃材料等)构成，但本发明不限于此。第一和第二透明构件可以构造成具有形成第一和第二透明构件10、30的外壁的棱镜壁以及由密封在棱镜壁内部的透明液体形成的内部构件。内部构件可以是凝胶和固体。
在上述实施例中，虽然描述了外壁材料1至4用于壁表面的示例，但本发明不限于此，并且外壁材料1至4可用作设置在屋顶表面上的外壁材料1至4。
根据第一、第二和第四实施例的外壁材料1、2和4包括吸热构件40，并且可以包括例如通过使用光能代替吸热构件40发电的太阳能电池板(光电转换构件)。在这种情况下，可以通过使用由太阳能电池板获得的电力执行加热。
尽管根据第一、第二和第四实施例的外壁材料1、2和4通过使用吸热构件40来加热壁表面，但本发明不限于此，并且可以将诸如热介质的另一构件加热以用于加热。
尽管根据第二实施例的外壁材料2在内部空间IS中包括低发射部34，并且吸热构件40形成在第二透明构件30的室内侧表面上，但本发明不限于此，并且可以将吸热构件40设置在低发射部34的位置，并且可以不设置低发射部34。在那种情况下，第二透明构件30不一定需要是透明的。
尽管根据第三实施例的外壁材料3包括上棱镜部45和下棱镜部46，但本发明不特别限于此，并且可以根据外壁材料3的厚度和要求仅设置上棱镜部45和下棱镜部46中的一个。除此之外，可以不设置上棱镜部45和下棱镜部46，并且外壁材料3可以用作用于后向反射的玻璃块。
本申请基于2018年5月9日提交的日本专利申请号2018-090332，其全部内容通过引用合并于此。
附图标记列表
1-4：外壁材料
10：第一透明构件(透明构件)
11：板材
12、12a：端壁
13：棱镜部
13b：第二侧面(预定表面)
14：棱镜部
20：反射构件
30：第二透明构件
31：板材
32：端壁
34：低发射部
40：吸热构件
45、46：第二棱镜部
50：插入构件
AR：空气通道
IS：内部空间(空间)
N：法线
OP1、OP2、OPU、UPU：直射光
PCM：潜热蓄积材料
PS：涂覆表面
θ：预定角度

Claims (11)

1.一种外壁材料，包括：
透明构件，其一体或分体地包括透明板材和棱镜部；以及
反射构件，其设置在所述棱镜部的预定表面上；以及
第二透明构件，所述第二透明构件设置在所述透明构件的室内侧，
其中，所述棱镜部使反射构件收集相对于所述板材的法线的角度等于或大于预定角度的光并且后向反射所收集的光，并朝向所述第二透明构件透射相对于所述板材的法线的角度小于所述预定角度的光，并且
太阳光入射在所述透明构件上，
所述棱镜部形成有在剖视图中分别具有三角形的多个棱镜，所述三角形具有第一侧面、第二侧面和第三侧面，
所述透明板材设置在所述第一侧面上，所述反射构件设置在所述第二侧面上。
2.根据权利要求1所述的外壁材料，还包括：
吸热构件，所述吸热构件吸收透射通过所述棱镜部的光的热量，
其中，通过使用由所述吸热构件吸收的热量来加热所述外壁材料将要附着的壁表面。
3.根据权利要求2所述的外壁材料，
其中，所述棱镜部设置在夹在所述透明构件和所述第二透明构件之间的空间中，并且
所述吸热构件形成在所述空间中的第二透明构件的表面上。
4.根据权利要求2所述的外壁材料，
其中，所述棱镜部设置在夹在所述透明构件和所述第二透明构件之间的空间中，
所述第二透明构件在空间侧上的表面经历处理，以使该表面的热发射率低于该表面以外的部分的热发射率，并且
所述吸热构件形成在所述第二透明构件的室内侧的表面上。
5.根据权利要求1所述的外壁材料，还包括：
吸热构件，所述吸热构件吸收透射通过棱镜部的光，
其中，通过使用由所述吸热构件吸收的热量来加热与室内侧相邻的空气通道中的空气。
6.根据权利要求5所述的外壁材料，还包括：
插入构件，所述插入构件设置在比棱镜部更靠近室内侧，在插入构件的室外侧的表面上形成所述吸热构件，并且在插入构件的室内侧的表面上形成所述空气通道，
其中，通过由所述吸热构件吸收的热量经由所述插入构件来加热所述空气通道中的空气。
7.根据权利要求6所述的外壁材料，
其中，所述插入构件包括潜热蓄积材料。
8.根据权利要求1所述的外壁材料，
其中，所述棱镜部设置在夹在所述透明构件和所述第二透明构件之间的空间中，并且
所述第二透明构件包括第二棱镜部，所述第二棱镜部将透射通过棱镜部的光引导到空间侧上的室内的天花板侧。
9.根据权利要求3、4和8中任一项所述的外壁材料，
其中，在所述透明构件中，与所述板材正交的端壁的位于所述空间外侧的外表面被涂覆以形成所述反射构件。
10.一种用于制造外壁材料的方法，所述方法包括：
第一步骤：加热和软化玻璃材料；
第二步骤：
模制在第一步骤中软化的玻璃材料，以及
形成第一和第二有底容器，每个包括底壁和侧壁，并且上部是开放的；
第三步骤：将通过第二步骤获得的第一和第二有底容器的开放侧组合并且一体化；以及
第四步骤：通过在一体的第一和第二有底容器中的至少第一有底容器的侧壁的外表面上施加涂层来形成反射构件，
其中，在第二步骤中，当模制第一有底容器时形成棱镜部，该棱镜部使反射构件收集相对于底壁的法线的角度等于或大于预定角度的光并且后向反射所收集的光，并透射相对于底壁的法线的角度小于所述预定角度的光，并且
在第二步骤和第三步骤中，将第一和第二有底容器保持在超过玻璃材料的退火点的温度，并且在第三步骤和第四步骤之间将其降低到室温。
11.根据权利要求10所述的用于制造外壁材料的方法，
其中，在第三步骤中，当将第一有底容器和第二有底容器的开放侧组合并且一体化时，内部空间处于密封状态。
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