外装部材、外表面冷却構造、及び外表面冷却方法
【課題】 水を利用して建物の外表面を効率よく冷却することができ、コストがかからない外装部材、外表面冷却構造、及び外表面冷却方法を提供すること。
【解決手段】 外装部材1は、板状の本体部3の表面に、うろこ条テクスチャを形成したものである。このうろこ条テクスチャは、菱形のうろこ部5等を格子条に連ねたものである。外装部材1を、うろこ状テクスチャが表面に露出するように建築物の垂直な外壁に貼り付け、建物の外表面冷却構造とする。外装部材1の上端から滴下された水は、そのうろこ状テクスチャの上を下向きに流れる。このとき、うろこ状テキスチャの作用により、水は外装部材1の表面に均一且つ薄い水膜を形成する。
【解決手段】 外装部材1は、板状の本体部3の表面に、うろこ条テクスチャを形成したものである。このうろこ条テクスチャは、菱形のうろこ部5等を格子条に連ねたものである。外装部材1を、うろこ状テクスチャが表面に露出するように建築物の垂直な外壁に貼り付け、建物の外表面冷却構造とする。外装部材1の上端から滴下された水は、そのうろこ状テクスチャの上を下向きに流れる。このとき、うろこ状テキスチャの作用により、水は外装部材1の表面に均一且つ薄い水膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水を利用して建物の外表面を冷却するために、建物の外表面に取り付ける外装部材、その外装部材を建物の外表面に取り付けてなる建物の外表面冷却構造、及び建物の冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、光触媒の特徴である超親水性を利用した建物冷却システムが注目されている。この冷却システムでは、建物の外表面(例えば屋上や壁面)に光触媒を塗装しておく。すると、建物の外表面は太陽光に含まれる紫外線を吸収して超親水性となる。この超親水性の外表面に少量の水を滴下すると、滴下された水は外表面に薄い水の膜を形成する。この薄い膜となった水は迅速に気化し、建物から蒸発熱を奪うので、建物の表面温度が低下する。夏の晴天時には、外表面の温度を15°Cも下げられることが分かっている。また、この冷却システムは、従来のエアコンディショナーのように莫大な電力消費を伴わず、大都市のヒートアイランド現象の緩和する技術として期待されている(特許文献1、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2002−201727号公報
【特許文献2】特開2002−350026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、水は強い表面張力を持っているため、建物の外表面において水が広がる面積は有る程度限定される。また、建物の壁面や屋根面を完全な平面にすることはできず、面の傾きや歪みによる高低差があるため、水の流れは低いところに偏るようになる。その結果、図13に示すように、建物の外壁P1の上方に設けた散水装置P3から、外壁P1に水を流すと、まず、水は水たまりのような形となり、外壁P1全体を覆う水膜とはならない。そして、水を流し続けると、ついには自重によって筋条に流れ落ちるようになる。水がこのように筋条に流れると、建物の外表面のうち、極一部しか覆うことができず、冷却効果が低くなってしまう。
【0004】
そこで、スプレー等、散水装置を工夫して水を全面にかける方法が考えられるが、コストがかさんでしまうという問題がある。
また、建物の外表面に多量の水を流すことで全面を濡らす方法が考えられるが、この方法では、建物の外表面に形成される水膜が厚くなってしまう。水膜は薄ければ薄いほど、蒸発熱を奪う効果が大きく、場合によっては水温より数°Cも低く冷却できるのであるが、水を多量に流して水膜が厚くなると、建物の表面温度は水温によって決まってしまう。更に、水膜が厚くなると、蒸発によって奪われる蒸発熱より、水が熱線を吸収する吸熱量の方が大きくなり、効果的な冷却ができなくなる。
【0005】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、水を利用して建物の外表面を効率よく冷却することができ、コストがかからない外装部材、外表面冷却構造、及び外表面冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)請求項1の発明は、
建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却するための外装部材であって、前記外装部材の表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外装部材を要旨とする。
【0007】
本発明の外装部材を建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すと、水は抵抗部の手前で一旦せき止められ、又は抵抗部を迂回するように、流れの向きを変えて横方向(水流方向と交差する方向)に広がってゆく。横方向に流れた水は、抵抗部が途切れた位置や、抵抗部の一部ではあっても水の流れに対する抵抗が小さくなった位置から、再び水流方向に流れる。また、抵抗部でせき止められた水の量が多くなると、やがて、抵抗部の様々なところから水があふれ出し、抵抗部を乗り越えて更に水流方向に流れる。
【0008】
抵抗部のこのような作用により、抵抗部より上流では水の流れが一本であったとしても、抵抗部よりも下流では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0009】
また、本発明の外装部材を用いれば、外装部材に水を供給する装置の構造や制御を特に工夫する必要はないので、コストを低減させることができる。
外装部材の材質は特に限定されないが、建物の温度上昇の防止という点から、白色であることが好ましい。また、水膜を一層効果的に形成するという点から、外装部材の表面に光触媒をコーティングし、外装部材の表面を超親水性とすることが好ましい。
【0010】
・前記水流方向とは、水を外装部材の表面に沿って流そうとする力の方向をいう。例えば、外装部材に高低差を設け、水にかかる重力で水を流す場合、水流方向は、重力の、外装部材の表面に沿った分力の方向となる。外装部材の表面が垂直となるように建物の壁面に取り付けた場合、水流方向は、上から下に向かう方向となる。
【0011】
・前記抵抗部は、それ以外の部分に比べて、外装部材の表面を水流方向に流れる水が流れにくい部分であればよい。抵抗部としては、例えば、外装部材の表面に設けられた段差、周囲に比べて疎水性である領域(例えば、周囲よりも水の接触角が20°以上大きい領域)等が挙げられる。
(2)請求項2の発明は、
前記外装部材の表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項1記載の外装部材を要旨とする。
【0012】
本発明では、外装部材の表面に超親水部を備えるので、外装部材の表面に均一な水膜を形成させ、建物の冷却効果を向上させることができる。
超親水性部は、例えば、外装部材の表面全体とすることができる。また、抵抗部を疎水性の領域とする場合は、それ以外の領域を超親水性部とすることができる。
(3)請求項3の発明は、
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項2記載の外装部材を要旨とする。
【0013】
本発明では、光触媒層を設けることにより、超親水部を形成する。
光触媒層の材質としては、酸化チタンが最も適しているが、この他にも、例えば、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ等が挙げられる。
(4)請求項4の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0014】
本発明では、段差によって抵抗部を形成する。段差としては、水流方向に進む水から見たときの、下りの段差、又は登りの段差がある。下りの段差の場合は、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部である。また、登りの段差の場合は、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を利用した抵抗部である。
(5)請求項5の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材を要旨とする。
【0015】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、下りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が下り段差の高部から低部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部を設ける。
(6)請求項6の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材を要旨とする。
【0016】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、登りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を抵抗部とする。
(7)請求項7の発明は、
前記抵抗部は、前記外装部材の表面のうち、前記抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0017】
本発明では、外装部材の表面のうち、抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域を設け、これを抵抗部とする。外装部材の表面のうち、疎水性領域以外の部分を水流方向に流れていた水が、疎水性領域との境界線に至ると、水は疎水性領域を流れにくいため、一旦せき止められたり、又は流れの方向を変えて、境界線に沿って流れる。せき止められた水の量が多くなると、やがて、疎水性領域の様々なところから水があふれ出すようになる。このような作用により、外装部材の表面に均一な水膜を形成することができる。
(8)請求項8の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0018】
本発明では、抵抗部が、水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されているので、抵抗部よりも上流において、或る位置を流れていた水は、そのまま水流方向に流れるだけではなく、抵抗部によって傾斜した方向に導かれ、そこから下流に流れる。このことにより、水は様々な位置を流れるようになるので、外装部材の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0019】
水流方向に対して傾斜する方向に水を導く構成としては、例えば、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるように設けた段差がある。こうすることにより、外装部材の表面を水流方向に流れる水は、段差の手前でせき止められつつ、段差に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0020】
また、外装部材の表面を、基本的には親水性としつつ、部分的に設けた疎水性領域を抵抗部とする場合は、親水性領域と疎水性領域との境界線が、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるようにすることができる。こうすることにより、外装部材の表面のうち、親水性領域を水流方向に流れてきた水は、疎水性領域との境界線の手前でせき止められつつ、その境界線に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0021】
抵抗部が水を導く方向と水流方向とのなす角度は、鋭角が好ましい。
(9)請求項9の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する成分に関して、反対向きであることを特徴とする請求項8記載の外装部材を要旨とする。
【0022】
本発明において、水流は、抵抗部のうちの第1の部分により、甲方向に導かれ、第2の部分により乙方向に導かれる。ここで、甲方向と乙方向とは、水流方向に直交する成分に関して、反対向きであるので、水の流れは、水流方向に直交する方向に関して、互いに反対方向の流れが両方とも生じることになる。このため、外装部材のうちの片側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0023】
前記甲方向および乙方向は、水流方向と鋭角をなす方向であることが好ましい。
(10)請求項10の発明は、
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0024】
本発明では、例えば、抵抗部のうち、優先的に水を流したい部分の抵抗の大きさを小さく設定しておけば、その部分に水の流れを生じさせることができる。その結果、水の流れを抵抗部における様々な場所で生じさせ、外装部材の表面に均一な水膜を形成し、建物の冷却効果を向上させることができる。
(11)請求項11の発明は、
建物の外表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却する建物の外表面冷却構造であって、前記外表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外表面冷却構造を要旨とする。
【0025】
本発明の外表面冷却構造において、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すと、水は抵抗部の手前で一旦せき止められ、又は抵抗部を迂回するように、流れの向きを変えて横方向(水流方向と交差する方向)に広がってゆく。横方向に流れた水は、抵抗部が途切れた位置や、抵抗部の一部ではあっても水の流れに対する抵抗が小さくなった位置から、再び水流方向に流れる。また、抵抗部でせき止められた水の量が多くなると、やがて、抵抗部の様々なところから水があふれ出し、更に下方に流れる。
【0026】
抵抗部のこのような作用により、抵抗部より上流では水の流れが一本であったとしても、抵抗部よりも下流では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、建物の外表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0027】
また、本発明の外表面冷却構造を用いれば、水を供給する装置の構造や制御を特に工夫する必要はないので、コストを低減させることができる。
(12)請求項12の発明は、
前記外表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項11記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0028】
本発明では、建物の外表面に超親水部を備えるので、外表面に均一な水膜を形成させ、建物の冷却効果を向上させることができる。
(13)請求項13の発明は、
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項12記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0029】
本発明では、光触媒層を設けることにより、超親水部を設けることができる。
(14)請求項14の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0030】
本発明では、段差によって抵抗部を形成する。段差としては、水流方向に進む水から見たときの、下りの段差、又は登りの段差がある。下りの段差の場合は、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部である。また、登りの段差の場合は、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を利用した抵抗部である。
(15)請求項15の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0031】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、下りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部を設ける。
(16)請求項16の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0032】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、登りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を抵抗部とする。
(17)請求項17の発明は、
前記抵抗部は、前記外表面のうち、前記抵抗部以外の周囲の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0033】
本発明では、建物の外表面のうち、抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域を設け、これを抵抗部とする。建物の外表面のうち、疎水性領域以外の部分を水流方向に流れていた水が、疎水性領域との境界線に至ると、水は疎水性領域を流れにくいため、一旦せき止められたり、又は流れの方向を変えて、境界線に沿って流れる。せき止められた水の量が多くなると、やがて、疎水性領域の様々なところから水があふれ出すようになる。このような作用により、建物の外表面に均一な水膜を形成することができる。
(18)請求項18の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0034】
本発明では、抵抗部が、水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されているので、抵抗部よりも上流において、或る位置を流れていた水は、そのまま水流方向に流れるだけではなく、抵抗部によって傾斜した方向に導かれ、そこから下流に流れる。このことにより、水は様々な位置を流れるようになるので、建物の外表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0035】
水流方向に対して傾斜する方向に水を導く構成としては、例えば、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるように設けた段差がある。こうすることにより、建物の外表面を水流方向に流れる水は、段差の手前でせき止められつつ、段差に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0036】
また、建物の外表面を、基本的には親水性としつつ、部分的に設けた疎水性領域を抵抗部とする場合は、親水性領域と疎水性領域との境界線が、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるようにすることができる。こうすることにより、建物の外表面のうち、親水性領域を水流方向に流れてきた水は、疎水性領域との境界線の手前でせき止められつつ、その境界線に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0037】
抵抗部が水を導く方向と水流方向とのなす角度は、鋭角が好ましい。
(19)請求項19の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する方向に関して、反対向きであることを特徴とする請求項18記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0038】
本発明において、水流は、抵抗部のうちの第1の部分により、甲方向に導かれ、第2の部分により乙方向に導かれる。ここで、甲方向と乙方向とは、水流方向に直交する成分に関して、反対向きであるので、水の流れは、水流方向に直交する方向に関して、互いに反対方向の流れが両方とも生じることになる。このため、建物の外表面のうちの片側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0039】
前記甲方向および乙方向は、水流方向と鋭角をなす方向であることが好ましい。
(20)請求項20の発明は、
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0040】
本発明では、例えば、抵抗部のうち、優先的に水を流したい部分の抵抗の大きさを小さく設定しておけば、その部分に水の流れを生じさせることができる。その結果、水の流れを抵抗部における様々な場所で生じさせ、建物の外表面に均一な水膜を形成し、建物の冷却効果を向上させることができる。
(21)請求項21の発明は、
請求項11〜21のいずれかに記載の外表面冷却構造において、建物の外表面に沿って水を流すことを特徴とする建物の冷却方法を要旨とする。
【0041】
本発明によれば、請求項11〜21に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0042】
以下に本発明の実施の形態の例(実施例)を説明する。
【実施例1】
【0043】
a)まず、本実施例1の外装部材1の構成を図1、図2を用いて説明する。
図1に示すように、外装部材1は、板状の本体部3の表面に、うろこ条テクスチャを形成したものである。このうろこ条テクスチャは、同一形状を有する菱形のうろこ部を格子状に連ねたものである。
【0044】
ここでは、隣接する4枚のうろこ部5、7、9、11を例に挙げて、うろこ条テクスチャの構造を説明する。尚、この4枚のうろこ部5、7、9、11以外のうろこ部も、それらの形状、向き、周りのうろこ部との位置関係は同様である。
【0045】
うろこ部5は、5A、5B、5C、5Dを頂点とする菱形の部分である。このうろこ部5の向きは、5B、5Dを結ぶ方向が本体部3の長手方向と平行であり、5A、5Cを結ぶ方向が本体部3の短手方向と平行となる向きである。
【0046】
うろこ部5のうち、5A、5B、5Cを頂点とする3角形の領域5−1は平面であり、また、5A、5C、5Dを頂点とする3角形の領域5−2も平面である。領域5−1は、5A、5Cを結ぶ辺から頂点Bに向かうにつれて下るように傾斜しており、領域5−2は、5Aと5Cを結ぶ辺から頂点5Dに向かうにつれて下るように傾斜している。従って、5B、5Dを通る断面での断面図は、図2に示すように山型となる。また、うろこ部7、9、11の形状及び向きも、うろこ部5と同様である。
【0047】
うろこ部5の5B、5Cを結ぶ辺(以下、辺5Bー5Cとする)と、うろこ部7の7A、7Dを結ぶ辺(以下、辺7Aー7Dとする)とは隣接している。ただし、辺5Bー5Cは辺7Aー7Dよりも一段高くなっている。その段差は、5Cと7Dにおいて最大であり、5Bと7Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、5Bと7Aにおいて0となっている。
【0048】
同様に、うろこ部5の5C、5Dを結ぶ辺(以下、辺5Cー5Dとする)と、うろこ部11の11A、11Bを結ぶ辺(以下、辺11Aー11Bとする)とは隣接している。ただし、辺5Cー5Dは辺11Aー11Bよりも一段高くなっている。その段差は、5Cと11Bにおいて最大であり、5Dと11Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、5Dと11Aにおいて0となっている。
【0049】
また、うろこ部7の7C、7Dを結ぶ辺(以下、辺7Cー7Dとする)と、うろこ部9の9B、9Aを結ぶ辺(以下、辺9Bー9Aとする)とは隣接している。ただし、辺7Cー7Dは辺9Bー9Aよりも一段高くなっている。その段差は、7Cと9Bにおいて最大であり、7Dと9Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、7Dと9Aにおいて0となっている。
【0050】
また、うろこ部9の9D、9Aを結ぶ辺(以下、辺9Dー9Aとする)と、うろこ部11の11C、11Bを結ぶ辺(以下、辺11Cー11Bとする)とは隣接している。ただし、辺11Cー11Bは辺9Dー9Aよりも一段高くなっている。その段差は、9Dと11Cにおいて最大であり、9Aと11Bの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、9Aと11Bにおいて0となっている。
【0051】
外装部材1のうち、うろこ状テクスチャが形成されている面は、光触媒層を形成することにより、超親水性となっている。この光触媒層は、光触媒としての酸化チタンをスプレー法、ディップコート法、刷毛塗り、ローラ塗りなどの方法で0.1〜10μmの厚みで塗布することにより形成している。
【0052】
b)次に、本実施例1の外装部材1の製造方法を図3、図4を用いて説明する。
まず、図3(a)に示すように、本体部3の表面を、わずかに傾けたストレートルータビット101を用い、一定間隔で切削することにより、一定間隔の段差を形成する。このとき、ストレートルータビット101の長手方向(つまり、形成する段差に沿う方向)は、図3(b)に示すように、図1における辺5Bー5Cに平行な方向である。従って、この工程により、辺5Bー5Cに沿った方向の段差が形成される。形成された段差の上端には、例えば、うろこ部5でいえば5Cが位置する。また、段差の下端には、うろこ部5でいえば5A、5Dが位置する。
【0053】
次に、ストレートルータビット101の方向を、図4(b)に示すように、辺5Cー5Dに平行な方向に変え、図4(a)に示すように、一定間隔で切削し、一定間隔の段差を形成する。このとき形成される段差は、辺5Cー5Dに沿って伸びるものである。また、段差の上端には、例えば、うろこ部5でいえば5Cが位置し、段差の下端には、うろこ部5でいえば5A、5Bが位置する。
【0054】
上記のように、2方向に沿って、ストレートルータビット101で切削を行うことにより、2方向の段差が組み合わせられた形状、すなわち、うろこ状テクスチャが完成する。
c)次に、外装部材1の使用方法を図1、図5を用いて説明する。
【0055】
図5(a)に示すように、外装部材1を、うろこ状テクスチャが表面に露出するように、建物の垂直な外壁102に貼り付け、建物の外表面冷却構造とする。このときの外装部材1を取り付ける向きは、図1における上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となる向きである。この向きに外装部材1を取り付けると、図5(b)に示すように、うろこ部5の5Aが上側となり、5Cが下側となる。
【0056】
また、図5(a)および図5(b)に示すように、外装部材1の上方には、水を供給するための水供給部103を設ける。この水供給部103は、外装部材1の上辺に沿って設けられたパイプであり、一定間隔で微細な孔103aが複数設けられている。水供給部103に図示しないポンプから送られた水は、孔103aから、外装部材1の上端に滴下される。外装部材1の上端に滴下された水は、そのうろこ状テクスチャの上を下向き(水流方向)に流れ、外装部材1の下端に至る。
【0057】
d)次に、外装部材1および建物の冷却構造が奏する作用効果を図6、図7を用いて説明する。尚、ここでは、例としてうろこ部5における作用効果を説明するが、その他のうろこ部においても同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
【0058】
(i)水供給部103(図5参照)から滴下された水は、外装部材1のうろこ条テクスチャの上を、下方(水流方向)に向けて流れる。
このとき、図6(a)に示すように、うろこ部5の表面を上から下に流れる水は、辺5Bー5C及び辺5C−5Dにおいて一旦せき止められる。これは、図6(b)に示すように、辺5Bー5Cから辺7D−7Aへかけての部分は、外装部材1の表面において上から下に向かう方向(水流方向に)に対し交差する方向に沿って設けられた段差となっており、しかも、下方に向けて流れる水から見て落ち込み段差になっており、また、同様に、辺5Cー5Dから辺11A−7Bへかけての部分も落ち込み段差になっているため、辺5Bー5Cおよび辺5Cー5Dに至った水は、剪断抵抗、及び表面張力による抵抗により、落ち込み段差を越えにくくなるためである。つまり、辺5Bー5Cから辺7D−7Aへかけての落ち込み段差、および辺5Cー5Dから辺11A−7Bへかけての落ち込み段差は、水流に対し抵抗となる抵抗部となる。
【0059】
辺5Bー5C及び辺5C−5Dよりも上側でせき止められた水は、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの幅一杯に広がってゆき、段差が小さくなっている5Bの近傍および5Cの近傍から下方に流れる。また、せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの様々なところから、段差を乗り越えて水があふれ出し、更に下方に流れる。このことにより、うろこ部5の上方において、水の流れが一本であったとしても、うろこ部5より下方では、横方向に広がった複数の流れが生じる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0060】
(ii)図7に示すように、うろこ部5における辺5Bー5Cの段差は右下がりに傾斜しているとともに、辺5C−5Dの段差は左下がりに傾斜している。従って、辺5Bー5Cの段差と辺5C−5Dの段差とは、上方(水流方向の上流側)に開口部を向けたV字型に配置されている。本実施例1では、この段差の配置により、以下の効果を奏することができる。
【0061】
うろこ部5のうちの左方(5B付近)を下に向けて流れる水は、辺5B−5Cの段差がなければ、図7における点線の矢印のように、うろこ部7に流れるはずであるが、図7に示すように、辺5B−5Cにおける段差は、水の流れようとする方向、すなわち上から下へ向かう方向に対して傾斜する方向に沿って伸びており、更に具体的には、5Cの方が低くなるように傾斜している。そのため、5B付近を流れる水は、辺5B−5Cの段差の手前でせき止められつつ、辺5Bー5Cの方向(上下方向に対して傾斜する方向)に沿って、5Cの方に導かれる。そのようにして導かれ、5Cの付近で溜まり始めた水は、やがて辺5Bー5C及び辺5C−5Dの幅一杯に拡がり、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの様々なところから水があふれ出す。その結果として、水はうろこ部7だけではなく、うろこ部9、うろこ部11等にも流れる。また、同様に、うろこ部5のうちの右方(5D付近)を流れる水も、そのまま直下のうろこ部11のみに流れるのではなく、うろこ部7、うろこ部9にも流れる。
【0062】
このように、あるうろこ部を流れる水が、その直下のうろこ部のみに流れるのではなく、斜め下にあるうろこ部にも広がって流れるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0063】
また、図7に示すように、うろこ部5の辺5B−5Cの段差(第1の部分)は、右下がりとなっているので、この段差の手前でせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、うろこ部の辺5Cー5Dの段差(第2の部分)は、左下がりとなっているので、この段差の手前でせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。
【0064】
このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1における右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0065】
(iii)図1に示すように、うろこ部5の辺5B−5Cの段差では、5Cの付近では段差が大きく、5Bに近づくにつれて段差が小さくなっている。そのため、水の流れに対する抵抗(水の流れを妨げる(せきとめる)作用の大きさ)は、5Cの付近では大きく、5Bに近づくにつれて小さくなっている。そのため、辺5B−5Cの段差の上に溜まる水の量は、上下方向において低い位置にある5C付近が多くなるが、段差を越える水流は、5C付近のみでなく、5B付近でも生じる。また、同様に、辺5C−5Dの段差においても、この段差を越える水流は、水が多く溜まる5C付近だけではなく、5D付近でも生じる。
【0066】
このため、水の流れが、5C付近だけではなく、辺5B−5C及び辺5C−5Dにおける様々な場所で生じ、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
(iv)外装部材1の表面は光触媒層により超親水性となっているので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0067】
(v)本実施例1では、散水装置103の構造や制御を特に工夫する必要はないので、冷却構造に要するコストが低くて済む。
【実施例2】
【0068】
本実施例2では、前記実施例1と同様の外装部材1を用いるが、それを建物の壁面に取り付ける向きを、前記実施例1とは上下逆とし、建物の冷却構造を形成する。つまり、図8(a)に示すように、うろこ部5の5Aが下側となり、5Cが上側となる向きに外装部材1を取り付ける。尚、以下ではうろこ部5を例にとって冷却構造の作用効果を説明するが、他のうろこ部も同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
【0069】
このとき、うろこ部5の辺5A−5B及び辺5D−5Dの部分には、図8(b)に示すように、上から下に流れる水から見て、登り段差が生じる。この辺5A−5B及び辺5D−5Aの登り段差は、前記実施例1における辺5Bー5C及び辺5C−5Dの下り段差と同様に、水流に対する抵抗部として作用する。その結果として、本実施例2の建物の冷却構造も、前記実施例1と同様の作用効果を奏する。
【0070】
つまり、図8(c)に示すように、うろこ部5の表面を上から下に向けて流れる水は、辺5Aー5B及び辺5D−5Aにおける登り段差の手前で一旦せき止められ、せき止められた水は、辺5A−5B及び辺5D−5Aの幅一杯に広がってゆく。
【0071】
せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、辺5Aー5B及び辺5D−5Aの様々なところから水があふれ出し、更に下方に流れる。このことにより、うろこ部5の上方において、水の流れが一本だけであったとしても、うろこ部5より下方では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0072】
また、図8(d)に示すように、うろこ部5のうちの左方(5D付近)を流れる水は、右下がりに傾斜した辺5D−5Aの段差の手前でせき止められつつ、辺5D−5Aに沿って、5Aの方に送られる。5Aの付近で溜まり始めた水は、やがて辺5Aー5B及び辺5D−5Aの幅一杯に拡がり、辺5Aー5B及び辺5D−5Aの様々なところから水があふれ出す。その結果として、水は、元の水流の直下のうろこ部だけではなく、他のうろこ部にも流れる。また、同様に、うろこ部5のうちの右方(5B付近)を流れる水も、そのまま直下のうろこ部のみに流れるのではなく、他のうろこ部にも流れる。このように、あるうろこ部を流れる水が、その直下のうろこ部のみに流れるのではなく、斜め下にあるうろこ部にも流れるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0073】
また、うろこ部5の辺5D−5Aの登り段差(第1の部分)は、右下がりとなっており、この段差の手前でせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、うろこ部の辺5Aー5Bの登り段差(第2の部分)は、左下がりとなっており、この段差の手前でせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1のうちの右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側にのみ水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【実施例3】
【0074】
本実施例3における外装部材1は、図9に示すものである。外装部材1の表面には、V字型の突出部(抵抗部)13が、同じ向きに並ぶように多数形成されている。また、外装部材1のうち、突出部13が形成されている面全体に渡って、光触媒層が形成されている。この光触媒層は、光触媒としての酸化チタンをスプレー法、ディップコート法、刷毛塗り、ローラ塗りなどの方法で0.1〜10μmの厚みで塗布することにより形成している。
【0075】
この外装部材1を、上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となるように、建物の垂直な壁に貼り付け、建物の冷却構造を形成する。
本実施例3の冷却構造において、突出部13は、外装部材1の表面を上から下に流れる水から見て、登り段差となる。これは、前記実施例2において、うろこ部5の辺5A−5B及び辺5D−5Aに登り段差が形成されていたことと同じである。また、突出部13は、右下がりの辺13aと左下がりの辺13bとから成る。これも、前記実施例2におけるうろこ部5の辺5D−5Aが右下がりとなっており、辺5A−5Bが左下がりとなっていることと同じである。従って、突出部13は、前記実施例2における、うろこ部5の辺5A−5Bの登り段差及び辺5D−5Aの登り段差と実質的に同様の構成である。
【0076】
従って、本実施例3の外装部材1及び冷却構造は、前記実施例2と同様の作用効果を奏する。
【実施例4】
【0077】
本実施例4における外装部材1は、図10に示すものである。外装部材1の表面形状は平坦であるが、外装部材1の表面の一部を、後述する親水性領域17よりも接触角が20°以上大きい疎水性領域15としている。疎水性領域15はV字型の領域であり、同じ向きに並ぶように多数形成されている。また、外装部材1の表面のうち、疎水性領域15以外は、親水性領域17であり、個々の疎水性領域15の間を隔てている。親水性領域17の接触角は、10°以下が好ましく、5°以下が一層好ましい。
【0078】
本実施例4の外装部材1は、次のようにして製造することができる。まず、ラベルなどの作成に用いられるカッティングマシーンを使って、カッティングフィルムを疎水性領域15の外周に対応する形にカットする。このカッティングフィルムを用いて、転写用のアプリケーションフィルムをアクリル板(後に外装部材1の本体部3となるもの)の上に貼り付けた後、親水性領域17に対応する部分を剥がし、アクリル板上に疎水性領域15に対応する形のフィルムだけが貼付された状態にする。この上から光触媒コーティングを行い、乾燥後、フィルムを取り去る。こうすることにより、疎水性領域15では、アクリル板そのものが表面に露出しており、疎水性を示す。その他の親水性領域17には、光触媒がコーティングされており、光照射により超親水性を示す。
【0079】
上記のようにして製造した外装部材1を、上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となるように、建物の垂直な壁に貼り付け、建物の冷却構造を形成する。
このとき、図11に示すように疎水性領域15は、V字の開口側が上向きとなるように配置される。従って、疎水性領域15のうちの右下がり部分15aと、その上にある親水性領域17との境界線15a1は、右下がりに傾斜している。また、疎水性領域15のうちの左下がり部分15bと、その上にある親水性領域17との境界線15b1は、左下がりに傾斜している
本実施例4の冷却構造において、疎水性領域15は、周りの親水性領域17に比べて、水が流れにくい領域であるので、外装部材1の表面を上から下に向けて流れる水にとって、疎水性領域15は、水流に対し抵抗となる抵抗部として作用する。つまり、疎水性領域15は、前記実施例1における辺5Bー5C及び辺5C−5D、前記実施例2における辺5A−5B及び辺5D−5D、及び前記実施例3における突出部13と同様に、水流に対する抵抗となる。また、疎水性領域15は、右下がりの部分15aと左下がりの部分15bとから成る。これも前記実施例1〜3と同じである。従って、疎水性領域15は、前記実施例1〜3における抵抗部と実質的に同様の構成を有している。従って、本実施例4の冷却構造は、前記実施例1〜3と同様の作用効果を奏する。
【0080】
具体的には、図11(a)に示すように、疎水性領域15の上方から流れてきた水は、疎水性領域15の境界線15a1および15b1の手前で一旦せき止められ、せき止められた水は、疎水性領域15の上側において、その幅一杯に広がってゆく。せき止められ、横に広がった水は、疎水性領域15の左右両端から、再び下向きに流れる。また、せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、境界線15a1および15b1の様々なところから水があふれ出し、疎水性領域15を乗り越えて、更に下方に流れる。
【0081】
このような疎水性領域15の作用により、疎水性領域15の上方において、水の流れが一本であっても、疎水性領域15より下方では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0082】
また、図11(b)に示すように、疎水性領域15の左方に流れてきた水は、疎水性領域15の境界線15a1の手前でせき止められつつ、境界線15a1に沿って右下に送られる。疎水性領域15の上側に溜まり始めた水は、やがてその幅一杯に拡がり、様々なところからあふれ出す。その結果として、水は、元の水流の直下(図11(b)における波線の矢印)だけではなく、右側にずれた位置においても流れるようになる。また、同様に、疎水性領域15のうちの右方に流れてきた水も、疎水性領域15のうちの左側の部分15bの作用により、そのまま直下に流れるだけではなく、左側にずれた位置においても流れるようになる。このように、水が、そのままその直下に流れるだけではなく、左右いずれかにずれた位置においても流れるようになるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0083】
また、疎水性領域15の右下がりの部分15aでせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、左下がりの部分15bでせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1のうちの右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側にのみ水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【実施例5】
【0084】
本実施例5における外装部材1、及びそれを建物の垂直な壁に貼り付けて成る冷却構造は、基本的には前記実施例4と同様であるが、図12に示すように、疎水性領域15の上下方向における幅が、中央では最も太く、左右両端に近づくにつれて細くなっている。
【0085】
本実施例5の外装部材1は前記実施例4と同様にして製造することができる。ただし、マスキングの工程においては、本実施例5の疎水性領域15に対応した形にカットされたフィルムを用いる。
【0086】
本実施例5の冷却構造は、前記実施例4と同様の作用効果を奏することに加えて、疎水性領域15の形状により、以下の作用効果も奏することができる。つまり、疎水性領域15の中央では、その幅が大きく、左右両端に近づくにつれて幅が小さくなっているので、水の流れに対する抵抗(水の流れを妨げる作用の大きさ)は、疎水性領域15の中央付近では大きく、左右両端に近づくにつれて小さくなっている。そのため、疎水性領域15中央のみではなく、左右両端付近においても水流を生じさせることができる。つまり、疎水性領域15の上に溜まる水は、V字の谷間となる中央付近が多いので、中央付近の水流のみが生じ勝ちになることがあるが、本実施例5では、疎水性領域15の左右両端付近での水の流れに対する抵抗が小さいので、左右両端付近でも水の流れが生じる。このため、水の流れが疎水性領域15における様々な場所で生じ、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0087】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
前記実施例1〜5において、外表面冷却構造は、建物の垂直な壁面だけではなく、例えば、傾斜した面(屋根面等)にも用いることができる。
【0088】
また、実施例1〜5の冷却構造は、建物の冷却だけではなく、化学工業プロセスにおける冷却や蒸発等の工程にも応用可能である。
また、前記実施例1〜5において、外装部材1を建物の壁面に貼り付けるのではなく、建物の壁面に、直接、外装部材1のような表面形状を形成したり、親水性領域と疎水性領域とを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図2】外装部材1のうろこ部5における5B、5Cを通る断面での断面図である。
【図3】外装部材1の製造方法を表す説明図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。
【図4】外装部材1の製造方法を表す説明図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。
【図5】外表面冷却構造の構成を表す説明図であり(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図6】外装部材1の作用効果を表す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるX−Y断面での断面図である。
【図7】外装部材1の作用効果を表す説明図である。
【図8】外装部材1の作用効果を表す説明図であり、(a)、(c)、(d)は正面図、(b)は(a)におけるX−Y断面での断面図である。
【図9】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図10】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図11】外装部材1の作用効果を表す説明である。
【図12】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図13】従来の建物の外表面冷却構造を表す説明図である。
【符号の説明】
【0090】
1・・・外装部材
3・・・本体部
5、7、9、11・・・うろこ部
13・・・突出部
15・・・疎水性領域
17・・・親水性領域
102・・・外壁
103・・・水供給部
103a・・・穴
【技術分野】
【0001】
本発明は、水を利用して建物の外表面を冷却するために、建物の外表面に取り付ける外装部材、その外装部材を建物の外表面に取り付けてなる建物の外表面冷却構造、及び建物の冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、光触媒の特徴である超親水性を利用した建物冷却システムが注目されている。この冷却システムでは、建物の外表面(例えば屋上や壁面)に光触媒を塗装しておく。すると、建物の外表面は太陽光に含まれる紫外線を吸収して超親水性となる。この超親水性の外表面に少量の水を滴下すると、滴下された水は外表面に薄い水の膜を形成する。この薄い膜となった水は迅速に気化し、建物から蒸発熱を奪うので、建物の表面温度が低下する。夏の晴天時には、外表面の温度を15°Cも下げられることが分かっている。また、この冷却システムは、従来のエアコンディショナーのように莫大な電力消費を伴わず、大都市のヒートアイランド現象の緩和する技術として期待されている(特許文献1、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2002−201727号公報
【特許文献2】特開2002−350026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、水は強い表面張力を持っているため、建物の外表面において水が広がる面積は有る程度限定される。また、建物の壁面や屋根面を完全な平面にすることはできず、面の傾きや歪みによる高低差があるため、水の流れは低いところに偏るようになる。その結果、図13に示すように、建物の外壁P1の上方に設けた散水装置P3から、外壁P1に水を流すと、まず、水は水たまりのような形となり、外壁P1全体を覆う水膜とはならない。そして、水を流し続けると、ついには自重によって筋条に流れ落ちるようになる。水がこのように筋条に流れると、建物の外表面のうち、極一部しか覆うことができず、冷却効果が低くなってしまう。
【0004】
そこで、スプレー等、散水装置を工夫して水を全面にかける方法が考えられるが、コストがかさんでしまうという問題がある。
また、建物の外表面に多量の水を流すことで全面を濡らす方法が考えられるが、この方法では、建物の外表面に形成される水膜が厚くなってしまう。水膜は薄ければ薄いほど、蒸発熱を奪う効果が大きく、場合によっては水温より数°Cも低く冷却できるのであるが、水を多量に流して水膜が厚くなると、建物の表面温度は水温によって決まってしまう。更に、水膜が厚くなると、蒸発によって奪われる蒸発熱より、水が熱線を吸収する吸熱量の方が大きくなり、効果的な冷却ができなくなる。
【0005】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、水を利用して建物の外表面を効率よく冷却することができ、コストがかからない外装部材、外表面冷却構造、及び外表面冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)請求項1の発明は、
建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却するための外装部材であって、前記外装部材の表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外装部材を要旨とする。
【0007】
本発明の外装部材を建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すと、水は抵抗部の手前で一旦せき止められ、又は抵抗部を迂回するように、流れの向きを変えて横方向(水流方向と交差する方向)に広がってゆく。横方向に流れた水は、抵抗部が途切れた位置や、抵抗部の一部ではあっても水の流れに対する抵抗が小さくなった位置から、再び水流方向に流れる。また、抵抗部でせき止められた水の量が多くなると、やがて、抵抗部の様々なところから水があふれ出し、抵抗部を乗り越えて更に水流方向に流れる。
【0008】
抵抗部のこのような作用により、抵抗部より上流では水の流れが一本であったとしても、抵抗部よりも下流では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0009】
また、本発明の外装部材を用いれば、外装部材に水を供給する装置の構造や制御を特に工夫する必要はないので、コストを低減させることができる。
外装部材の材質は特に限定されないが、建物の温度上昇の防止という点から、白色であることが好ましい。また、水膜を一層効果的に形成するという点から、外装部材の表面に光触媒をコーティングし、外装部材の表面を超親水性とすることが好ましい。
【0010】
・前記水流方向とは、水を外装部材の表面に沿って流そうとする力の方向をいう。例えば、外装部材に高低差を設け、水にかかる重力で水を流す場合、水流方向は、重力の、外装部材の表面に沿った分力の方向となる。外装部材の表面が垂直となるように建物の壁面に取り付けた場合、水流方向は、上から下に向かう方向となる。
【0011】
・前記抵抗部は、それ以外の部分に比べて、外装部材の表面を水流方向に流れる水が流れにくい部分であればよい。抵抗部としては、例えば、外装部材の表面に設けられた段差、周囲に比べて疎水性である領域(例えば、周囲よりも水の接触角が20°以上大きい領域)等が挙げられる。
(2)請求項2の発明は、
前記外装部材の表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項1記載の外装部材を要旨とする。
【0012】
本発明では、外装部材の表面に超親水部を備えるので、外装部材の表面に均一な水膜を形成させ、建物の冷却効果を向上させることができる。
超親水性部は、例えば、外装部材の表面全体とすることができる。また、抵抗部を疎水性の領域とする場合は、それ以外の領域を超親水性部とすることができる。
(3)請求項3の発明は、
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項2記載の外装部材を要旨とする。
【0013】
本発明では、光触媒層を設けることにより、超親水部を形成する。
光触媒層の材質としては、酸化チタンが最も適しているが、この他にも、例えば、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ等が挙げられる。
(4)請求項4の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0014】
本発明では、段差によって抵抗部を形成する。段差としては、水流方向に進む水から見たときの、下りの段差、又は登りの段差がある。下りの段差の場合は、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部である。また、登りの段差の場合は、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を利用した抵抗部である。
(5)請求項5の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材を要旨とする。
【0015】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、下りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が下り段差の高部から低部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部を設ける。
(6)請求項6の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材を要旨とする。
【0016】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、登りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を抵抗部とする。
(7)請求項7の発明は、
前記抵抗部は、前記外装部材の表面のうち、前記抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0017】
本発明では、外装部材の表面のうち、抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域を設け、これを抵抗部とする。外装部材の表面のうち、疎水性領域以外の部分を水流方向に流れていた水が、疎水性領域との境界線に至ると、水は疎水性領域を流れにくいため、一旦せき止められたり、又は流れの方向を変えて、境界線に沿って流れる。せき止められた水の量が多くなると、やがて、疎水性領域の様々なところから水があふれ出すようになる。このような作用により、外装部材の表面に均一な水膜を形成することができる。
(8)請求項8の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0018】
本発明では、抵抗部が、水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されているので、抵抗部よりも上流において、或る位置を流れていた水は、そのまま水流方向に流れるだけではなく、抵抗部によって傾斜した方向に導かれ、そこから下流に流れる。このことにより、水は様々な位置を流れるようになるので、外装部材の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0019】
水流方向に対して傾斜する方向に水を導く構成としては、例えば、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるように設けた段差がある。こうすることにより、外装部材の表面を水流方向に流れる水は、段差の手前でせき止められつつ、段差に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0020】
また、外装部材の表面を、基本的には親水性としつつ、部分的に設けた疎水性領域を抵抗部とする場合は、親水性領域と疎水性領域との境界線が、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるようにすることができる。こうすることにより、外装部材の表面のうち、親水性領域を水流方向に流れてきた水は、疎水性領域との境界線の手前でせき止められつつ、その境界線に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0021】
抵抗部が水を導く方向と水流方向とのなす角度は、鋭角が好ましい。
(9)請求項9の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する成分に関して、反対向きであることを特徴とする請求項8記載の外装部材を要旨とする。
【0022】
本発明において、水流は、抵抗部のうちの第1の部分により、甲方向に導かれ、第2の部分により乙方向に導かれる。ここで、甲方向と乙方向とは、水流方向に直交する成分に関して、反対向きであるので、水の流れは、水流方向に直交する方向に関して、互いに反対方向の流れが両方とも生じることになる。このため、外装部材のうちの片側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0023】
前記甲方向および乙方向は、水流方向と鋭角をなす方向であることが好ましい。
(10)請求項10の発明は、
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0024】
本発明では、例えば、抵抗部のうち、優先的に水を流したい部分の抵抗の大きさを小さく設定しておけば、その部分に水の流れを生じさせることができる。その結果、水の流れを抵抗部における様々な場所で生じさせ、外装部材の表面に均一な水膜を形成し、建物の冷却効果を向上させることができる。
(11)請求項11の発明は、
建物の外表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却する建物の外表面冷却構造であって、前記外表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外表面冷却構造を要旨とする。
【0025】
本発明の外表面冷却構造において、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すと、水は抵抗部の手前で一旦せき止められ、又は抵抗部を迂回するように、流れの向きを変えて横方向(水流方向と交差する方向)に広がってゆく。横方向に流れた水は、抵抗部が途切れた位置や、抵抗部の一部ではあっても水の流れに対する抵抗が小さくなった位置から、再び水流方向に流れる。また、抵抗部でせき止められた水の量が多くなると、やがて、抵抗部の様々なところから水があふれ出し、更に下方に流れる。
【0026】
抵抗部のこのような作用により、抵抗部より上流では水の流れが一本であったとしても、抵抗部よりも下流では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、建物の外表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0027】
また、本発明の外表面冷却構造を用いれば、水を供給する装置の構造や制御を特に工夫する必要はないので、コストを低減させることができる。
(12)請求項12の発明は、
前記外表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項11記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0028】
本発明では、建物の外表面に超親水部を備えるので、外表面に均一な水膜を形成させ、建物の冷却効果を向上させることができる。
(13)請求項13の発明は、
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項12記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0029】
本発明では、光触媒層を設けることにより、超親水部を設けることができる。
(14)請求項14の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0030】
本発明では、段差によって抵抗部を形成する。段差としては、水流方向に進む水から見たときの、下りの段差、又は登りの段差がある。下りの段差の場合は、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部である。また、登りの段差の場合は、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を利用した抵抗部である。
(15)請求項15の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0031】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、下りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が下り段差の高部から底部へ移るときの剪断抵抗、及び表面張力による抵抗を利用した抵抗部を設ける。
(16)請求項16の発明は、
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0032】
本発明では、水流方向に沿って進む水から見たときの、登りの段差を抵抗部とする。つまり、本発明では、水が低部から高部へと移るときの物理的な壁を抵抗部とする。
(17)請求項17の発明は、
前記抵抗部は、前記外表面のうち、前記抵抗部以外の周囲の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外装部材を要旨とする。
【0033】
本発明では、建物の外表面のうち、抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域を設け、これを抵抗部とする。建物の外表面のうち、疎水性領域以外の部分を水流方向に流れていた水が、疎水性領域との境界線に至ると、水は疎水性領域を流れにくいため、一旦せき止められたり、又は流れの方向を変えて、境界線に沿って流れる。せき止められた水の量が多くなると、やがて、疎水性領域の様々なところから水があふれ出すようになる。このような作用により、建物の外表面に均一な水膜を形成することができる。
(18)請求項18の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0034】
本発明では、抵抗部が、水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されているので、抵抗部よりも上流において、或る位置を流れていた水は、そのまま水流方向に流れるだけではなく、抵抗部によって傾斜した方向に導かれ、そこから下流に流れる。このことにより、水は様々な位置を流れるようになるので、建物の外表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0035】
水流方向に対して傾斜する方向に水を導く構成としては、例えば、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるように設けた段差がある。こうすることにより、建物の外表面を水流方向に流れる水は、段差の手前でせき止められつつ、段差に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0036】
また、建物の外表面を、基本的には親水性としつつ、部分的に設けた疎水性領域を抵抗部とする場合は、親水性領域と疎水性領域との境界線が、水流方向に対して傾斜する方向に伸びるようにすることができる。こうすることにより、建物の外表面のうち、親水性領域を水流方向に流れてきた水は、疎水性領域との境界線の手前でせき止められつつ、その境界線に沿って、水流方向に対して傾斜する方向に導かれる。
【0037】
抵抗部が水を導く方向と水流方向とのなす角度は、鋭角が好ましい。
(19)請求項19の発明は、
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する方向に関して、反対向きであることを特徴とする請求項18記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0038】
本発明において、水流は、抵抗部のうちの第1の部分により、甲方向に導かれ、第2の部分により乙方向に導かれる。ここで、甲方向と乙方向とは、水流方向に直交する成分に関して、反対向きであるので、水の流れは、水流方向に直交する方向に関して、互いに反対方向の流れが両方とも生じることになる。このため、建物の外表面のうちの片側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0039】
前記甲方向および乙方向は、水流方向と鋭角をなす方向であることが好ましい。
(20)請求項20の発明は、
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の外表面冷却構造を要旨とする。
【0040】
本発明では、例えば、抵抗部のうち、優先的に水を流したい部分の抵抗の大きさを小さく設定しておけば、その部分に水の流れを生じさせることができる。その結果、水の流れを抵抗部における様々な場所で生じさせ、建物の外表面に均一な水膜を形成し、建物の冷却効果を向上させることができる。
(21)請求項21の発明は、
請求項11〜21のいずれかに記載の外表面冷却構造において、建物の外表面に沿って水を流すことを特徴とする建物の冷却方法を要旨とする。
【0041】
本発明によれば、請求項11〜21に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0042】
以下に本発明の実施の形態の例(実施例)を説明する。
【実施例1】
【0043】
a)まず、本実施例1の外装部材1の構成を図1、図2を用いて説明する。
図1に示すように、外装部材1は、板状の本体部3の表面に、うろこ条テクスチャを形成したものである。このうろこ条テクスチャは、同一形状を有する菱形のうろこ部を格子状に連ねたものである。
【0044】
ここでは、隣接する4枚のうろこ部5、7、9、11を例に挙げて、うろこ条テクスチャの構造を説明する。尚、この4枚のうろこ部5、7、9、11以外のうろこ部も、それらの形状、向き、周りのうろこ部との位置関係は同様である。
【0045】
うろこ部5は、5A、5B、5C、5Dを頂点とする菱形の部分である。このうろこ部5の向きは、5B、5Dを結ぶ方向が本体部3の長手方向と平行であり、5A、5Cを結ぶ方向が本体部3の短手方向と平行となる向きである。
【0046】
うろこ部5のうち、5A、5B、5Cを頂点とする3角形の領域5−1は平面であり、また、5A、5C、5Dを頂点とする3角形の領域5−2も平面である。領域5−1は、5A、5Cを結ぶ辺から頂点Bに向かうにつれて下るように傾斜しており、領域5−2は、5Aと5Cを結ぶ辺から頂点5Dに向かうにつれて下るように傾斜している。従って、5B、5Dを通る断面での断面図は、図2に示すように山型となる。また、うろこ部7、9、11の形状及び向きも、うろこ部5と同様である。
【0047】
うろこ部5の5B、5Cを結ぶ辺(以下、辺5Bー5Cとする)と、うろこ部7の7A、7Dを結ぶ辺(以下、辺7Aー7Dとする)とは隣接している。ただし、辺5Bー5Cは辺7Aー7Dよりも一段高くなっている。その段差は、5Cと7Dにおいて最大であり、5Bと7Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、5Bと7Aにおいて0となっている。
【0048】
同様に、うろこ部5の5C、5Dを結ぶ辺(以下、辺5Cー5Dとする)と、うろこ部11の11A、11Bを結ぶ辺(以下、辺11Aー11Bとする)とは隣接している。ただし、辺5Cー5Dは辺11Aー11Bよりも一段高くなっている。その段差は、5Cと11Bにおいて最大であり、5Dと11Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、5Dと11Aにおいて0となっている。
【0049】
また、うろこ部7の7C、7Dを結ぶ辺(以下、辺7Cー7Dとする)と、うろこ部9の9B、9Aを結ぶ辺(以下、辺9Bー9Aとする)とは隣接している。ただし、辺7Cー7Dは辺9Bー9Aよりも一段高くなっている。その段差は、7Cと9Bにおいて最大であり、7Dと9Aの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、7Dと9Aにおいて0となっている。
【0050】
また、うろこ部9の9D、9Aを結ぶ辺(以下、辺9Dー9Aとする)と、うろこ部11の11C、11Bを結ぶ辺(以下、辺11Cー11Bとする)とは隣接している。ただし、辺11Cー11Bは辺9Dー9Aよりも一段高くなっている。その段差は、9Dと11Cにおいて最大であり、9Aと11Bの方向に進むにつれて徐々に小さくなり、9Aと11Bにおいて0となっている。
【0051】
外装部材1のうち、うろこ状テクスチャが形成されている面は、光触媒層を形成することにより、超親水性となっている。この光触媒層は、光触媒としての酸化チタンをスプレー法、ディップコート法、刷毛塗り、ローラ塗りなどの方法で0.1〜10μmの厚みで塗布することにより形成している。
【0052】
b)次に、本実施例1の外装部材1の製造方法を図3、図4を用いて説明する。
まず、図3(a)に示すように、本体部3の表面を、わずかに傾けたストレートルータビット101を用い、一定間隔で切削することにより、一定間隔の段差を形成する。このとき、ストレートルータビット101の長手方向(つまり、形成する段差に沿う方向)は、図3(b)に示すように、図1における辺5Bー5Cに平行な方向である。従って、この工程により、辺5Bー5Cに沿った方向の段差が形成される。形成された段差の上端には、例えば、うろこ部5でいえば5Cが位置する。また、段差の下端には、うろこ部5でいえば5A、5Dが位置する。
【0053】
次に、ストレートルータビット101の方向を、図4(b)に示すように、辺5Cー5Dに平行な方向に変え、図4(a)に示すように、一定間隔で切削し、一定間隔の段差を形成する。このとき形成される段差は、辺5Cー5Dに沿って伸びるものである。また、段差の上端には、例えば、うろこ部5でいえば5Cが位置し、段差の下端には、うろこ部5でいえば5A、5Bが位置する。
【0054】
上記のように、2方向に沿って、ストレートルータビット101で切削を行うことにより、2方向の段差が組み合わせられた形状、すなわち、うろこ状テクスチャが完成する。
c)次に、外装部材1の使用方法を図1、図5を用いて説明する。
【0055】
図5(a)に示すように、外装部材1を、うろこ状テクスチャが表面に露出するように、建物の垂直な外壁102に貼り付け、建物の外表面冷却構造とする。このときの外装部材1を取り付ける向きは、図1における上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となる向きである。この向きに外装部材1を取り付けると、図5(b)に示すように、うろこ部5の5Aが上側となり、5Cが下側となる。
【0056】
また、図5(a)および図5(b)に示すように、外装部材1の上方には、水を供給するための水供給部103を設ける。この水供給部103は、外装部材1の上辺に沿って設けられたパイプであり、一定間隔で微細な孔103aが複数設けられている。水供給部103に図示しないポンプから送られた水は、孔103aから、外装部材1の上端に滴下される。外装部材1の上端に滴下された水は、そのうろこ状テクスチャの上を下向き(水流方向)に流れ、外装部材1の下端に至る。
【0057】
d)次に、外装部材1および建物の冷却構造が奏する作用効果を図6、図7を用いて説明する。尚、ここでは、例としてうろこ部5における作用効果を説明するが、その他のうろこ部においても同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
【0058】
(i)水供給部103(図5参照)から滴下された水は、外装部材1のうろこ条テクスチャの上を、下方(水流方向)に向けて流れる。
このとき、図6(a)に示すように、うろこ部5の表面を上から下に流れる水は、辺5Bー5C及び辺5C−5Dにおいて一旦せき止められる。これは、図6(b)に示すように、辺5Bー5Cから辺7D−7Aへかけての部分は、外装部材1の表面において上から下に向かう方向(水流方向に)に対し交差する方向に沿って設けられた段差となっており、しかも、下方に向けて流れる水から見て落ち込み段差になっており、また、同様に、辺5Cー5Dから辺11A−7Bへかけての部分も落ち込み段差になっているため、辺5Bー5Cおよび辺5Cー5Dに至った水は、剪断抵抗、及び表面張力による抵抗により、落ち込み段差を越えにくくなるためである。つまり、辺5Bー5Cから辺7D−7Aへかけての落ち込み段差、および辺5Cー5Dから辺11A−7Bへかけての落ち込み段差は、水流に対し抵抗となる抵抗部となる。
【0059】
辺5Bー5C及び辺5C−5Dよりも上側でせき止められた水は、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの幅一杯に広がってゆき、段差が小さくなっている5Bの近傍および5Cの近傍から下方に流れる。また、せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの様々なところから、段差を乗り越えて水があふれ出し、更に下方に流れる。このことにより、うろこ部5の上方において、水の流れが一本であったとしても、うろこ部5より下方では、横方向に広がった複数の流れが生じる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0060】
(ii)図7に示すように、うろこ部5における辺5Bー5Cの段差は右下がりに傾斜しているとともに、辺5C−5Dの段差は左下がりに傾斜している。従って、辺5Bー5Cの段差と辺5C−5Dの段差とは、上方(水流方向の上流側)に開口部を向けたV字型に配置されている。本実施例1では、この段差の配置により、以下の効果を奏することができる。
【0061】
うろこ部5のうちの左方(5B付近)を下に向けて流れる水は、辺5B−5Cの段差がなければ、図7における点線の矢印のように、うろこ部7に流れるはずであるが、図7に示すように、辺5B−5Cにおける段差は、水の流れようとする方向、すなわち上から下へ向かう方向に対して傾斜する方向に沿って伸びており、更に具体的には、5Cの方が低くなるように傾斜している。そのため、5B付近を流れる水は、辺5B−5Cの段差の手前でせき止められつつ、辺5Bー5Cの方向(上下方向に対して傾斜する方向)に沿って、5Cの方に導かれる。そのようにして導かれ、5Cの付近で溜まり始めた水は、やがて辺5Bー5C及び辺5C−5Dの幅一杯に拡がり、辺5Bー5C及び辺5C−5Dの様々なところから水があふれ出す。その結果として、水はうろこ部7だけではなく、うろこ部9、うろこ部11等にも流れる。また、同様に、うろこ部5のうちの右方(5D付近)を流れる水も、そのまま直下のうろこ部11のみに流れるのではなく、うろこ部7、うろこ部9にも流れる。
【0062】
このように、あるうろこ部を流れる水が、その直下のうろこ部のみに流れるのではなく、斜め下にあるうろこ部にも広がって流れるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0063】
また、図7に示すように、うろこ部5の辺5B−5Cの段差(第1の部分)は、右下がりとなっているので、この段差の手前でせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、うろこ部の辺5Cー5Dの段差(第2の部分)は、左下がりとなっているので、この段差の手前でせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。
【0064】
このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1における右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側のみに水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【0065】
(iii)図1に示すように、うろこ部5の辺5B−5Cの段差では、5Cの付近では段差が大きく、5Bに近づくにつれて段差が小さくなっている。そのため、水の流れに対する抵抗(水の流れを妨げる(せきとめる)作用の大きさ)は、5Cの付近では大きく、5Bに近づくにつれて小さくなっている。そのため、辺5B−5Cの段差の上に溜まる水の量は、上下方向において低い位置にある5C付近が多くなるが、段差を越える水流は、5C付近のみでなく、5B付近でも生じる。また、同様に、辺5C−5Dの段差においても、この段差を越える水流は、水が多く溜まる5C付近だけではなく、5D付近でも生じる。
【0066】
このため、水の流れが、5C付近だけではなく、辺5B−5C及び辺5C−5Dにおける様々な場所で生じ、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
(iv)外装部材1の表面は光触媒層により超親水性となっているので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0067】
(v)本実施例1では、散水装置103の構造や制御を特に工夫する必要はないので、冷却構造に要するコストが低くて済む。
【実施例2】
【0068】
本実施例2では、前記実施例1と同様の外装部材1を用いるが、それを建物の壁面に取り付ける向きを、前記実施例1とは上下逆とし、建物の冷却構造を形成する。つまり、図8(a)に示すように、うろこ部5の5Aが下側となり、5Cが上側となる向きに外装部材1を取り付ける。尚、以下ではうろこ部5を例にとって冷却構造の作用効果を説明するが、他のうろこ部も同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
【0069】
このとき、うろこ部5の辺5A−5B及び辺5D−5Dの部分には、図8(b)に示すように、上から下に流れる水から見て、登り段差が生じる。この辺5A−5B及び辺5D−5Aの登り段差は、前記実施例1における辺5Bー5C及び辺5C−5Dの下り段差と同様に、水流に対する抵抗部として作用する。その結果として、本実施例2の建物の冷却構造も、前記実施例1と同様の作用効果を奏する。
【0070】
つまり、図8(c)に示すように、うろこ部5の表面を上から下に向けて流れる水は、辺5Aー5B及び辺5D−5Aにおける登り段差の手前で一旦せき止められ、せき止められた水は、辺5A−5B及び辺5D−5Aの幅一杯に広がってゆく。
【0071】
せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、辺5Aー5B及び辺5D−5Aの様々なところから水があふれ出し、更に下方に流れる。このことにより、うろこ部5の上方において、水の流れが一本だけであったとしても、うろこ部5より下方では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0072】
また、図8(d)に示すように、うろこ部5のうちの左方(5D付近)を流れる水は、右下がりに傾斜した辺5D−5Aの段差の手前でせき止められつつ、辺5D−5Aに沿って、5Aの方に送られる。5Aの付近で溜まり始めた水は、やがて辺5Aー5B及び辺5D−5Aの幅一杯に拡がり、辺5Aー5B及び辺5D−5Aの様々なところから水があふれ出す。その結果として、水は、元の水流の直下のうろこ部だけではなく、他のうろこ部にも流れる。また、同様に、うろこ部5のうちの右方(5B付近)を流れる水も、そのまま直下のうろこ部のみに流れるのではなく、他のうろこ部にも流れる。このように、あるうろこ部を流れる水が、その直下のうろこ部のみに流れるのではなく、斜め下にあるうろこ部にも流れるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0073】
また、うろこ部5の辺5D−5Aの登り段差(第1の部分)は、右下がりとなっており、この段差の手前でせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、うろこ部の辺5Aー5Bの登り段差(第2の部分)は、左下がりとなっており、この段差の手前でせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1のうちの右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側にのみ水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【実施例3】
【0074】
本実施例3における外装部材1は、図9に示すものである。外装部材1の表面には、V字型の突出部(抵抗部)13が、同じ向きに並ぶように多数形成されている。また、外装部材1のうち、突出部13が形成されている面全体に渡って、光触媒層が形成されている。この光触媒層は、光触媒としての酸化チタンをスプレー法、ディップコート法、刷毛塗り、ローラ塗りなどの方法で0.1〜10μmの厚みで塗布することにより形成している。
【0075】
この外装部材1を、上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となるように、建物の垂直な壁に貼り付け、建物の冷却構造を形成する。
本実施例3の冷却構造において、突出部13は、外装部材1の表面を上から下に流れる水から見て、登り段差となる。これは、前記実施例2において、うろこ部5の辺5A−5B及び辺5D−5Aに登り段差が形成されていたことと同じである。また、突出部13は、右下がりの辺13aと左下がりの辺13bとから成る。これも、前記実施例2におけるうろこ部5の辺5D−5Aが右下がりとなっており、辺5A−5Bが左下がりとなっていることと同じである。従って、突出部13は、前記実施例2における、うろこ部5の辺5A−5Bの登り段差及び辺5D−5Aの登り段差と実質的に同様の構成である。
【0076】
従って、本実施例3の外装部材1及び冷却構造は、前記実施例2と同様の作用効果を奏する。
【実施例4】
【0077】
本実施例4における外装部材1は、図10に示すものである。外装部材1の表面形状は平坦であるが、外装部材1の表面の一部を、後述する親水性領域17よりも接触角が20°以上大きい疎水性領域15としている。疎水性領域15はV字型の領域であり、同じ向きに並ぶように多数形成されている。また、外装部材1の表面のうち、疎水性領域15以外は、親水性領域17であり、個々の疎水性領域15の間を隔てている。親水性領域17の接触角は、10°以下が好ましく、5°以下が一層好ましい。
【0078】
本実施例4の外装部材1は、次のようにして製造することができる。まず、ラベルなどの作成に用いられるカッティングマシーンを使って、カッティングフィルムを疎水性領域15の外周に対応する形にカットする。このカッティングフィルムを用いて、転写用のアプリケーションフィルムをアクリル板(後に外装部材1の本体部3となるもの)の上に貼り付けた後、親水性領域17に対応する部分を剥がし、アクリル板上に疎水性領域15に対応する形のフィルムだけが貼付された状態にする。この上から光触媒コーティングを行い、乾燥後、フィルムを取り去る。こうすることにより、疎水性領域15では、アクリル板そのものが表面に露出しており、疎水性を示す。その他の親水性領域17には、光触媒がコーティングされており、光照射により超親水性を示す。
【0079】
上記のようにして製造した外装部材1を、上側の辺1aが上側となり、下側の辺1bが下側となるように、建物の垂直な壁に貼り付け、建物の冷却構造を形成する。
このとき、図11に示すように疎水性領域15は、V字の開口側が上向きとなるように配置される。従って、疎水性領域15のうちの右下がり部分15aと、その上にある親水性領域17との境界線15a1は、右下がりに傾斜している。また、疎水性領域15のうちの左下がり部分15bと、その上にある親水性領域17との境界線15b1は、左下がりに傾斜している
本実施例4の冷却構造において、疎水性領域15は、周りの親水性領域17に比べて、水が流れにくい領域であるので、外装部材1の表面を上から下に向けて流れる水にとって、疎水性領域15は、水流に対し抵抗となる抵抗部として作用する。つまり、疎水性領域15は、前記実施例1における辺5Bー5C及び辺5C−5D、前記実施例2における辺5A−5B及び辺5D−5D、及び前記実施例3における突出部13と同様に、水流に対する抵抗となる。また、疎水性領域15は、右下がりの部分15aと左下がりの部分15bとから成る。これも前記実施例1〜3と同じである。従って、疎水性領域15は、前記実施例1〜3における抵抗部と実質的に同様の構成を有している。従って、本実施例4の冷却構造は、前記実施例1〜3と同様の作用効果を奏する。
【0080】
具体的には、図11(a)に示すように、疎水性領域15の上方から流れてきた水は、疎水性領域15の境界線15a1および15b1の手前で一旦せき止められ、せき止められた水は、疎水性領域15の上側において、その幅一杯に広がってゆく。せき止められ、横に広がった水は、疎水性領域15の左右両端から、再び下向きに流れる。また、せき止められた水の量が多くなってゆくと、やがて、境界線15a1および15b1の様々なところから水があふれ出し、疎水性領域15を乗り越えて、更に下方に流れる。
【0081】
このような疎水性領域15の作用により、疎水性領域15の上方において、水の流れが一本であっても、疎水性領域15より下方では、横方向に広がった複数の流れとなる。そのことにより、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0082】
また、図11(b)に示すように、疎水性領域15の左方に流れてきた水は、疎水性領域15の境界線15a1の手前でせき止められつつ、境界線15a1に沿って右下に送られる。疎水性領域15の上側に溜まり始めた水は、やがてその幅一杯に拡がり、様々なところからあふれ出す。その結果として、水は、元の水流の直下(図11(b)における波線の矢印)だけではなく、右側にずれた位置においても流れるようになる。また、同様に、疎水性領域15のうちの右方に流れてきた水も、疎水性領域15のうちの左側の部分15bの作用により、そのまま直下に流れるだけではなく、左側にずれた位置においても流れるようになる。このように、水が、そのままその直下に流れるだけではなく、左右いずれかにずれた位置においても流れるようになるので、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0083】
また、疎水性領域15の右下がりの部分15aでせき止められた水は斜め右下方向(甲方向)に流れる。また、左下がりの部分15bでせき止められた水は斜め左下方向(乙方向)に流れる。このため、水の流れは、横方向(水流方向に直交する方向)に関して、右に流れるものと、左に流れるものとが両方生じる。この結果として、外装部材1のうちの右側のみに水の流れが偏ったり、逆に、左側にのみ水の流れが偏ってしまうようなことがない。
【実施例5】
【0084】
本実施例5における外装部材1、及びそれを建物の垂直な壁に貼り付けて成る冷却構造は、基本的には前記実施例4と同様であるが、図12に示すように、疎水性領域15の上下方向における幅が、中央では最も太く、左右両端に近づくにつれて細くなっている。
【0085】
本実施例5の外装部材1は前記実施例4と同様にして製造することができる。ただし、マスキングの工程においては、本実施例5の疎水性領域15に対応した形にカットされたフィルムを用いる。
【0086】
本実施例5の冷却構造は、前記実施例4と同様の作用効果を奏することに加えて、疎水性領域15の形状により、以下の作用効果も奏することができる。つまり、疎水性領域15の中央では、その幅が大きく、左右両端に近づくにつれて幅が小さくなっているので、水の流れに対する抵抗(水の流れを妨げる作用の大きさ)は、疎水性領域15の中央付近では大きく、左右両端に近づくにつれて小さくなっている。そのため、疎水性領域15中央のみではなく、左右両端付近においても水流を生じさせることができる。つまり、疎水性領域15の上に溜まる水は、V字の谷間となる中央付近が多いので、中央付近の水流のみが生じ勝ちになることがあるが、本実施例5では、疎水性領域15の左右両端付近での水の流れに対する抵抗が小さいので、左右両端付近でも水の流れが生じる。このため、水の流れが疎水性領域15における様々な場所で生じ、外装部材1の表面に均一な水膜が形成され易くなり、建物の冷却効果が向上する。
【0087】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
前記実施例1〜5において、外表面冷却構造は、建物の垂直な壁面だけではなく、例えば、傾斜した面(屋根面等)にも用いることができる。
【0088】
また、実施例1〜5の冷却構造は、建物の冷却だけではなく、化学工業プロセスにおける冷却や蒸発等の工程にも応用可能である。
また、前記実施例1〜5において、外装部材1を建物の壁面に貼り付けるのではなく、建物の壁面に、直接、外装部材1のような表面形状を形成したり、親水性領域と疎水性領域とを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図2】外装部材1のうろこ部5における5B、5Cを通る断面での断面図である。
【図3】外装部材1の製造方法を表す説明図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。
【図4】外装部材1の製造方法を表す説明図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。
【図5】外表面冷却構造の構成を表す説明図であり(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図6】外装部材1の作用効果を表す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるX−Y断面での断面図である。
【図7】外装部材1の作用効果を表す説明図である。
【図8】外装部材1の作用効果を表す説明図であり、(a)、(c)、(d)は正面図、(b)は(a)におけるX−Y断面での断面図である。
【図9】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図10】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図11】外装部材1の作用効果を表す説明である。
【図12】外装部材1の構成を表す斜視図である。
【図13】従来の建物の外表面冷却構造を表す説明図である。
【符号の説明】
【0090】
1・・・外装部材
3・・・本体部
5、7、9、11・・・うろこ部
13・・・突出部
15・・・疎水性領域
17・・・親水性領域
102・・・外壁
103・・・水供給部
103a・・・穴
【特許請求の範囲】
【請求項1】
建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却するための外装部材であって、
前記外装部材の表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外装部材。
【請求項2】
前記外装部材の表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項1記載の外装部材。
【請求項3】
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項2記載の外装部材。
【請求項4】
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材。
【請求項5】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材。
【請求項6】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材。
【請求項7】
前記抵抗部は、前記外装部材の表面のうち、前記抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材。
【請求項8】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の外装部材。
【請求項9】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、
前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する成分に関して、反対向きであることを特徴とする請求項8記載の外装部材。
【請求項10】
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外装部材。
【請求項11】
建物の外表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却する建物の外表面冷却構造であって、
前記外表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外表面冷却構造。
【請求項12】
前記外表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項11記載の外表面冷却構造。
【請求項13】
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項12記載の外表面冷却構造。
【請求項14】
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項15】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造。
【請求項16】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造。
【請求項17】
前記抵抗部は、前記外表面のうち、前記抵抗部以外の周囲の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外装部材。
【請求項18】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項19】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、
前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する方向に関して、反対向きであることを特徴とする請求項18記載の外表面冷却構造。
【請求項20】
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項21】
請求項11〜21のいずれかに記載の外表面冷却構造において、建物の外表面に沿って水を流すことを特徴とする建物の冷却方法。
【請求項1】
建物の外表面に取り付け、その表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却するための外装部材であって、
前記外装部材の表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外装部材。
【請求項2】
前記外装部材の表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項1記載の外装部材。
【請求項3】
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項2記載の外装部材。
【請求項4】
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材。
【請求項5】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材。
【請求項6】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項4記載の外装部材。
【請求項7】
前記抵抗部は、前記外装部材の表面のうち、前記抵抗部以外の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の外装部材。
【請求項8】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の外装部材。
【請求項9】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、
前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する成分に関して、反対向きであることを特徴とする請求項8記載の外装部材。
【請求項10】
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外装部材。
【請求項11】
建物の外表面に沿って所定の水流方向に水を流すことで前記建物を冷却する建物の外表面冷却構造であって、
前記外表面に、前記水流に対し抵抗となる抵抗部を備えることを特徴とする外表面冷却構造。
【請求項12】
前記外表面に、超親水性である超親水部を備えることを特徴とする請求項11記載の外表面冷却構造。
【請求項13】
前記超親水性部は、光触媒層を設けた部分であることを特徴とする請求項12記載の外表面冷却構造。
【請求項14】
前記抵抗部は、前記水流方向に対し交差する方向に沿って設けられた段差であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項15】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、下りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造。
【請求項16】
前記段差は、前記水流方向に沿って進む水から見て、登りの段差であることを特徴とする請求項14記載の外表面冷却構造。
【請求項17】
前記抵抗部は、前記外表面のうち、前記抵抗部以外の周囲の部分よりも水に対する接触角が20°以上大きい疎水性領域であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の外装部材。
【請求項18】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する方向に水を導くように形成されていることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項19】
前記抵抗部は、前記水流方向に対して傾斜する甲方向に水を導く第1の部分と、前記水流方向に対して傾斜する乙方向に水を導く第2の部分とを有し、
前記甲方向と前記乙方向とは、前記水流方向に直交する方向に関して、反対向きであることを特徴とする請求項18記載の外表面冷却構造。
【請求項20】
前記抵抗部における、水流に対する抵抗の大きさは、前記水流方向に直交する方向に関して変化することを特徴とする請求項11〜19のいずれかに記載の外表面冷却構造。
【請求項21】
請求項11〜21のいずれかに記載の外表面冷却構造において、建物の外表面に沿って水を流すことを特徴とする建物の冷却方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図13】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図13】
【図12】
【公開番号】特開2006−152618(P2006−152618A)
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−342773(P2004−342773)
【出願日】平成16年11月26日(2004.11.26)
【出願人】(390021577)東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年11月26日(2004.11.26)
【出願人】(390021577)東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Fターム(参考)】
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