小椋大輔
1969年兵庫県生まれ／神戸大学大学院工学研究科修了／2004年〜京都大学大学院工学研究科助手、同助教、同准教授を経て2017年〜同教授、博士（工学）
担当／多田翔哉（平田研究室）、難波良樹、小久保舞香、竹内光 、 Liu Pei（小椋・伊庭研究室）
前回は、日射熱を利用して空間を暖めるハナレを紹介した。今回は4つ目のぬくもりデバイスとして、部屋の暖かさを保つ冬らしい素材の新しいカーテンを紹介していく。
Q1.どんな実験装置をつくった？
A1.ダウンウェアのようなふっくらカーテン
冬場特に冷え込むのは外気の影響を受けやすい窓周り–––。
これまでカーテンのなかった北大路ハウスの窓のために製作したのは、ふっくらと覆いかぶさるダウンウェアのようなカーテンである。従来のカーテンとは異なり、カーテン自体がもつ断熱層と、開口部をまるっと包み込む機構によって、冷気をブロックする。fig.1
Q2.この実験のきっかけは？
A2.窓からの「放射」と「対流」を防ぐ寒さ対策
まず小椋教授から、人が室内で寒さを感じる原因は大きく2つあることを教えてもらった。温度差のある物体の間を熱が移動する「放射」と、流体の流れに乗って熱が移動する「対流」である。fig.2従来のカーテンは、窓表面からの冷気の放射を抑えるのに有効だが、窓とカーテンの隙間から漏れ出る対流を防ぐことができない。それを防ぐことができるように、冬のファッションから着想を得て考えたのが今回のぬくもりデバイスである。ダウンウェアのように、ファスナーで閉じられる機構と、断熱効果を持つ空気層を兼ね備えたカーテンを製作した。
このカーテンは「朝にカーテンを開けて日射を取り込み、日が沈んだら閉める」という日常的な行為が、室の環境を改善する効果へと結実するような装置である。
Q3.温熱環境的な観点での設計上の工夫は？
A3.窓を覆う開閉機構と、大判ナイロン生地を布団工場で縫製
カーテン側部と窓の桟には、ファスナーで閉じられる機構が備わっている。裾には床に垂れるほどの十分な長さを与えた。fig.3この2つの工夫によって、窓をふわっと包み込みコールドドラフト現象による空気の出入りを防ぐのである。なお、防ぐ対象は下降気流のため、上部は閉めきっておらず、カーテンとして日常的に開閉できるようにしている。
このようにダウンウェアの生地で、窓を覆えるほどのカーテンをつくるということで、いくつかの企業に協賛してもらい、ぬくもりデバイスの製作にあたった。
石川県のファブリックメーカー小松マテーレと、繊維製品の販売を行うインターリンク金沢が、協賛・素材提供をしてくれることとなり、今回、高級アウターウェアブランドのダウンジャケットにも提供されている、風を通さない高品質なナイロン生地を使わせてもらえた。大きな生地も縫製できるように、寝具製造を行う丸榮の布団工場にて、外生地と中綿を挟み込んで一体に縫い合わせたカーテンとして作製した。
Q4.計測結果や住人の感想は？
A4.放射環境の改善、開閉機構による熱損失・コールドドラフトの低減化を実現
今回のカーテンの施工による、放射環境の改善、対流・熱損失の抑制について、温湿度計測fig.4、熱画像撮影fig.5、そして北大路ハウス住人へのアンケートで検証を行った。仕様については同様な外気温条件下で、カーテンの有無の比較と、開閉機構の有効性を確認するために、ファスナーを閉じず裾を捲り上げて隙間をつくった状態での比較を行っている。
＜放射環境の改善＞
カーテンをつけた場合には、明確な放射環境の改善が見られた。（室温）-（外気温）の差に対して、（在室者の温冷感に最も影響を与える部分）-（外気）の温度差の比率が向上していることや、熱画像に見られる表面温度の違いからも明らかだろう。また、窓内外の表面温度の差が小さくなっていたため、外部への熱損失が小さくなっていることも確認できる。
＜熱損失の低減化＞
「隙間あり」では、空気層の温度と窓側カーテン表面温度がほぼ同値であることから、室内の熱が隙間から空気層に流入していると推測できる。あるいは、「隙間あり」のほうが、「隙間なし」よりも窓表面の内外の温度差が少し大きくなっていることから、窓からの熱損失が少し大きくなっている可能性がある。これらのことから、窓を覆う開閉機構によって、室内とカーテン内側の空気の循環による熱損失を防いでいるといえるだろう。
＜コールドドラフトの低減化＞
住人へのアンケートを行ったところ、「隙間なし」の場合には、「気流感もなく、窓周りでも足元付近でも、寒さを感じなくなった」という回答が全員から得られた。「隙間あり」の場合では、「足元付近でカーテンがない時より少し寒さを感じる」という意見が聞かれ、開口部の下部と側部を閉じる機構が、コールドドラフトの低減化に有効であったといえる。
なお、熱画像を見るに、コールドドラフトの気流感を低減化できていても床表面温度への効果は観測できなかった。このことから床表面自体の冷えを防ぐには、床断熱性能の根本的な改善が必要である、という考察結果も得られた。
総合すると、数値的にも体感評価的にも冷気をブロックする良い結果が得られ、住人の皆は夜間窓まわりで過ごす時間が増えたそうだ。fig.6
Q5.実験で得られた知見を、応用する展望は？
A5.夏の素材への「衣替え」＋カーテン端部を閉じる機構の仮設住宅への応用
今回はダウンという冬らしい素材、開口部の側部・下部を閉じる機構によって、冬の温熱環境の改善が見られた。今回新設したレールを利用し、夏には異なる素材に「衣替え」することによる温熱環境への効果を検証したい。
また、今回の実験を協働した小椋・伊庭研究室の難波良樹は、被災地の仮設住宅を対象に、入居後の住まい方やDIYの工夫によって可能な温熱環境改善のための研究を行っている。その改善策の一案として、今回の開口部の側部と下部を閉じる機構から、仮設住宅への応用性を期待している。今後は一般的なカーテンを使用した際の、同様の機構による冬のコールドドラフト防止など、温熱環境への効果を検証し、今後起こりうる災害時にも適用できるような提案を行う予定である。
今回の実験計測は限定的な条件下であったが、ぬくもりデバイスのなかでも最も身近で日常的なカーテンに、ひと工夫を加えるだけで、幅広い応用可能性があることをうかがい知れた有意義なものだった。fig.7
今回で4つのぬくもりデバイスの紹介は以上となるが、日常を温熱環境的に見つめ直す視点と、局所的な温熱環境をクラフトする工夫の仕方次第で、ぬくもりデバイスを何個でもつくっていくことができるだろう。今後、北大路ハウスがさまざまなデバイスで溢れていくことに期待したい。次回は本連載の最終回として、平田研究室、小椋・伊庭研究室の双方の視点から「ぬくもりデバイス実験日誌」を振り返った座談会の模様をお送りする。
文責／多田翔哉（京都大学大学院平田研究室）
*協賛企業：
小松マテーレ（株）
染色を基盤に多彩な事業領域をカバーする「化学素材メーカー」。 海外のトップブランドにも供給している衣料分野から、医療、建築建材、電材などの資材分野、炭素繊維や超発泡セラミックス建材などの先端材料分野などを取り扱っている。
本社所在地：〒929-0124 石川県能美市浜町ヌ167
TEL：0761-55-1111
ウェブサイト
インターリンク金沢（株）
医療・生活関連資材及び各種繊維製品の販売および生活インフラ整備を行なっている。
所在地：〒921-8011 石川県金沢市入江3-22
TEL：076-287-3851
（株）丸榮
旅館・病院向けの難燃寝具と制菌寝具の製造及び卸売を行なっている。
所在地：〒930-0994 富山県富山市新庄町4-3-2
TEL：076-421-0228