JP2008163653A

JP2008163653A - 冷却用ユニット及びこれを用いた壁面又は屋根面の冷却構造

Info

Publication number: JP2008163653A
Application number: JP2006354686A
Authority: JP
Inventors: Keiji Nishida; 恵治西田
Original assignee: Shin Nikkei Co Ltd
Current assignee: Shin Nikkei Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】少ない給水量で一様な水膜を形成でき、風等による飛散を防止できるとともに、散水された水が表面を流れる流水時間を長くすることにより蒸発効率に優れた壁面冷却構造を提供する。
【解決手段】任意断面を成すユニット本体２０の外面に近接して細メッシュのネット状部材２１を張設した冷却用ユニット２を壁面又は屋根面に沿って複数並配置し、前記冷却用ユニット２の上部に給水部３を設けるとともに、前記冷却用ユニット２の下部に受水部４を設け、前記給水部３に供給した水を冷却用ユニット２のネット状部材２１の表面又はユニット本体２０とネット状部材２１との間に給水し、ネット状部材２１を伝わって流下する間に蒸発を促し、外周気温の低下を図る。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の壁面や屋根面を冷却し、建物内の冷房負荷を軽減し省電力化を図るとともに、都市部におけるヒートアイランド現象を抑制するための冷却用ユニット及びこれを用いた壁面又は屋根面の冷却構造に関する。

夏季においては、建物の壁面や屋根面が太陽の直射日光を受けることにより、高温化し、壁面部材や屋根面部材に蓄熱されるとともに、伝熱によって室内側に熱が伝わるため、建物内の冷房負荷が大きくなり電力が過大に消費される傾向にある。また、都市部ではコンクリート造建築物の増加により、特に建物が密集している地域では、冷房装置からの排熱により周囲の気温が上昇するヒートアイランド現象が発生する。

近年、建物の壁面や屋根面を冷却することにより、建物の冷房負荷を軽減するとともに、ヒートアイランド現象を抑制するための方法や冷却用ユニットが幾つか提案されている。

下記特許文献１では、図１３に示されるように、構造物５０に止め具５１によって散水パイプ５２を取り付け、構造物５０に水を供給する装置が提案されている。また、下記特許文献２では、図１４に示されるように、構造物６０にノズル６１および温度センサ６２を取り付け、温度センサ６２が一定温度以上に上昇したことを感知すると、ノズル６１より構造物６０の表面に水を供給するようにした装置が提案されている。

更に、下記特許文献３では、図１５に示されるように、熱伝導率の高い気化蒸発冷却用ユニット７０の両面に光触媒を塗布し、気化蒸発冷却用ユニット７０内に振動装置７１を設け、パネル上部に水が滲み出る部材の微細織り布シート又は微細多孔質部材等でできた散水装置７２、下部に受水槽７３を設け、受水槽７３の水を循環パイプ７４を通して上部散水装置７２に循環させるようにした冷却用ユニットが提案されている。
実開平６−３２５０３号公報特開平６−１５９８８６号公報特開２００６−５７９８０号公報

しかしながら、上記特許文献１，２記載の発明のように、既存の構造物表面に散水を行うような場合には、構造物表面材の撥水性により構造物壁面に供給された水が水滴状の玉となり、ビル壁面に当たる風や、壁面に沿うように流れるビル風等によって周囲に飛散してしまい、水滴が通行者に降りかかるようになる。また、構造物表面材の撥水性により、水膜が不連続になるなどムラが生じ効率的に蒸発させることができないなどの問題が発生することになる。

また、上記特許文献３記載の発明の場合は、パネル面に光触媒を塗布し、散水した水を光触媒の超親水性によって拡散させることにより水膜を形成するようにしているが、水膜を一様に形成するには、ある程度過剰な散水量としなければならないとともに、流水速度が速く水がパネル面に保持される時間が短いため蒸発効率が悪いなどの問題があった。

そこで本発明の主たる課題は、少ない給水量で一様な水膜を形成でき、風等による飛散を防止するとともに、散水された水が表面を流れる流水速度を遅くすることにより蒸発効率に優れた冷却用ユニット及びこれを用いた壁面又は屋根面の冷却構造を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、任意断面を成すユニット本体の外面に近接して細メッシュのネット状部材を張設したことを特徴とする冷却用ユニットが提供される。

上記請求項１記載の発明では、平板状、波板状、円筒状、角筒状等の任意断面を成すユニット本体の外面に近接して細メッシュのネット状部材を張設した冷却用ユニット構造とする。前記冷却用ユニットは壁面又は屋根面に沿って１又は複数並配置し、前記冷却用ユニットの上部に給水部を設けるとともに、前記冷却用ユニットの下部に受水部を設け、前記給水部に供給した水を前記ネット状部材の表面又はユニット本体とネット状部材との間に給水し、ネット状部材を伝わって流下する間に蒸発を促し、気化熱によって周囲の熱を奪い周囲の大気温度を下げる。また、同時にネット状部材に近接するユニット本体が冷却され温度が低下するため、建物との間に存在している空気との熱交換によって大気温度を下げる。前記ネット状部材のメッシュ開口及びネット状部材とユニット本体外面との間に表面張力によって水が保持されるため、給水された水を一様な水膜状に形成できるとともに、風等による飛散を防止できる。また、前記ネット状部材のメッシュ開口及びネット状部材とユニット本体外面との間に水が保持されているとともに、ネット状部材による流水抵抗のために、水が受水部まで流れるのに要する時間が長くなるため、節水効果と蒸発効率に優れるものとなる。

請求項２に係る本発明として、前記ネット状部材の張設面に対応するユニット本体の外面を凹凸面としてある請求項１記載の冷却用ユニットが提供される。

上記請求項２記載の発明では、ネット状部材の張設面に対応するユニット本体の外面を凹凸面とするものであり、凹凸面によって水の流れを制御することが可能になるとともに、流水との接触面積の増大によって熱交換効率を向上させることができる。

請求項３に係る本発明として、前記ネット状部材が張設された面以外のユニット本体外面部分に多数の熱交換用フィンを設けてある請求項１，２いずれかに記載の冷却用ユニットが提供される。

上記請求項３記載の発明は、ネット状部材が張設された面以外のユニット本体外面部分に多数の熱交換用フィンを設けるようにしたものであり、周囲の大気との熱交換率が向上するようになる。

請求項４に係る本発明として、前記ネット状部材とユニット本体外面との離間幅を１〜４mmとしてある請求項１〜３いずれかに記載の冷却用ユニットが提供される。

上記請求項４記載の発明は、前記ネット状部材とユニット本体外面との離間幅を１〜４mmとするものであり、前記間隙でネット状部材を張設することにより、散水された水がユニット本体の外面を直に流下するのではなく、前記ネット状部材のメッシュ開口又はネット状部材とユニット本体外面との間に表面張力によって水が保持されるとともに、ネット状部材による流水抵抗が大きいため遅い速度で流下するようになる。

請求項５に係る本発明として、前記ネット状部材のメッシュは０．５〜１．０mm四方の開口寸法のものを用いる請求項１〜４いずれかに記載の冷却用ユニットが提供される。

上記請求項５記載の発明は、前記ネット状部材のメッシュを０．５〜１．０mm四方の開口寸法とするものであり、散水された水が表面張力によってメッシュ開口部に保持され易くなる。

請求項６に係る本発明として、前記請求項１〜５いずれかに記載の冷却用ユニットを壁面又は屋根面に沿って１又は複数並配置し、前記冷却用ユニットの上部に給水部を設けるとともに、前記冷却用ユニットの下部に受水部を設け、前記給水部に供給した水を冷却用ユニットのネット状部材の表面又はユニット本体とネット状部材との間に給水し、ネット状部材を伝わって流下する間に蒸発を促し外周温度の低下を図ることを特徴とする壁面又は屋根面の冷却構造が提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、少ない給水量で一様な水膜を形成でき、風等による飛散を防止することができる。また、散水された水が表面を流れる流水速度を遅くできるため蒸発効率に優れたものとなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明に係る壁面冷却構造１の正面図、図２は図１のII−II線矢視図、図３は図１のIII−III線矢視図、図４は図１のIV−IV線拡大図、図５は図１のV−V線拡大図である。

図１〜図３に示されるように、本壁面冷却構造１は、ユニット本体２０の外面に近接して細メッシュのネット状部材２１を張設した冷却用ユニット２，２…を建物壁面Ｈから所定の距離だけ離間させた状態で、壁面に沿って縦配向で多数並列配置し、前記冷却用ユニット２，２…の上部に給水部３を設けるとともに、前記冷却用ユニット２，２…の下部に受水部４を設け、前記給水部３に供給した水を冷却用ユニット２，２…のネット状部材２１の表面又はユニット本体２０とネット状部材２１との間に給水し、ネット状部材２１を伝わって流下する間に蒸発を促し、外周気温の低下を図るようにしたものである。

以下、更に冷却用ユニット２の構造と壁面冷却構造１とに分けて具体的に詳述する。

〔冷却用ユニット２の構造〕
前記冷却用ユニット２は、詳細には図６に示されるように、略平板状のユニット本体２０に外面に近接して細メッシュのネット状部材２１を張設した構造のものである。前記ユニット本体２０の材質は、樹脂、鋼材などによって製作することができるが、好ましくは熱伝導率の高いアルミやアルミ合金とし、押出し成型で製作するのが望ましい。また、表面に酸化チタン被膜を形成すれば、親水性が良好となり水の拡散性が上がるため蒸発が促進されるとともに、酸化チタンの抗菌性によりカビの発生を防ぎ、かつ汚れが付着し難いものとなる。前記ユニット本体２０やネット状部材２１には、意匠性を考慮して着色や、絵や模様を施すようにしてもよい。

なお、本形態例では、平板状のユニット本体２０の例を示したが、図７に示されるように、角筒断面とし、表面及び裏面に夫々、ネット状部材２１を張設した構造としても良いし、図８に示されるように、２つの斜辺を長くした二等辺三角断面とし、２つの斜辺に夫々、ネット状部材２１を張設した構造としてもよい。この二等辺三角断面の場合は、上記角筒断面と比較すると、受熱面（ネット状部材２１の非張設面）を小さく、ネット状部材２１を張設した冷却面を大きく確保できるため冷却効果に優れるようになる。また、前述した以外にも波板状、円筒状等、任意の断面形状とすることが可能である。

前記ユニット本体２０においては、前記ネット状部材２１の張設面に対応するユニット本体２０の外面、図示例では表面側を凹凸面、図示例では幅方向に所定の間隔で断面三角形状の凸部２０ａ、２０ａ…を形成した凹凸面としている。外面を凹凸面とすることによって、水の流水路の分離等、流水を制御することが可能になるとともに、流水との接触面積の増大を図ることによって熱交換効率を向上させることができる。

また、前記ネット状部材が張設された面以外のユニット本体外面部分、図示例では裏面側に多数の熱交換用フィン２０ｂ，２０ｂ…を設けるようにすることも可能である。前記熱交換用フィン２０ｂによって、ユニット本体２０と建物との間に存在する空気との熱交換効率が向上し、効果的に空気を冷却することができる。

更に、前記ユニット本体２０の両端部には、隣接して配置されるユニット本体２０との接続部２０Ａ、２０Ｂが設けられ、図４に示されるように、水平方向に隣接するユニット本体２０，２０…が連続するように配置される。

前記ネット状部材２１は、ユニット本体２０外面との離間幅Ｓを１〜４mm、好ましくは２〜３mmとした状態で張設するのが望ましい。離間幅Ｓが１mm未満の場合は、ネット状部材２１とユニット本体２０外面との間に水が保持されづらくなり、ユニット表面に保持される流水量が少なくなり蒸発効率が低下する。離間幅Ｓが４mmを超える場合は、散水された水がユニット本体２０の外面のみを伝わって早い速度で流下するようになるとともに、風等によってユニット本体２０の外面から離散し飛散し易くなるため好ましくない。

前記ネット状部材２１は、ステンレス等の金属ネット、合成樹脂製のネット等を好適に用いることができる。メッシュは０．５〜１．０mm四方の開口寸法のものを用いるのが望ましい。メッシュ寸法が０．５mm未満である場合には、施工後の外観が板面状に見えるようになるとともに、メッシュ開口部での保水量が減少するため蒸発効率が低下する。また、メッシュ寸法が１．０mmを超える場合は、水が飛散し易くなるとともに、表面張力が切断されメッシュ開口部での保水量が低下するようになる。

前記ネット状部材２１は、図６に示されるように、ユニット本体２０の両側部に夫々凹条溝２０ｃを形成しておき、ビード２２を嵌入することにより、ネット状部材２１の端部を支持するようにすればよい。

〔壁面冷却構造１〕
前記冷却用ユニット２を用いて壁面冷却構造１を構成するには、図１に示されるように、冷却用ユニット２，２…を建物壁面Ｈから所定の距離だけ離間させた状態でかつ壁面Ｈに沿って、接続部２０Ａ、２０Ｂで相互に接続しながら、縦配向で水平方向に多数並列配置し、前記冷却用ユニット２，２…の上部に給水部３を設けるとともに、前記冷却用ユニット２，２…の下部に受水部４を設けるようにする。

なお、前記冷却用ユニット２は、壁面Ｈの適所に設けられたファスナー部材７と、これに連結された水平配置の胴縁８によって支持されている。

前記給水部３は、詳細には図９に示されるように、上下に２つの中空部３ａ、３ｂが連設されるとともに、壁面Ｈに接続される上囲い部３ｃを有する形材が使用される。前記中空部３ａ、３ｂは仕切り壁に形成された流量調整用オリフィス孔３ｄによって連通されるとともに、上部側中空部３ｂの背面側壁部に水平方向に連続する溢流用スリット３ｅが形成され、この溢流用スリット３ｅを前記冷却用ユニット２のネット状部材２１に臨ませるように配置されている。前記下部側中空部３ａには給水管５（先端ホース部）が接続され、水が給水されると、下部側中空部３ａから前記流量調整用オリフィス孔３ｄを通って上部側中空部３ｂに至り、前記溢流用スリット３ｅを溢流した水が冷却用ユニット２に散水される。

前記受水部４は、凹溝状の受樋部４ａと、壁面Ｈに接続される下囲い部４ｂと、冷却用ユニット２の受け台部４ｃとからなる形材が使用される。前記受樋部４ａには配水管６が接続され、前記冷却用ユニット２から滴下する水が外部に排水される。なお、貯留槽（図示せず）を別途設けておき、前記排水管６の水を貯留するとともに、前記給水管５によって冷却用ユニット２に供給する循環系配管とするのが望ましい。

前記給水部３から冷却用ユニット２，２…に均等に供給された水は、前記ネット状部材２１のメッシュ開口及びネット状部材２１とユニット本体２外面との間に表面張力によって保持されながら、ネット状部材２１の面に水膜を一様に形成するとともに、メッシュによる流水抵抗が大きいため低い流水速度で流下するようになるため、受水部４まで流下するのに要する時間が長くなることによって高い蒸発効率が維持されるようになる。また、ネット状部材２１面の水は、メッシュ開口やネット状部材２１とユニット本体２０との間隙に高い表面張力で保持されているため、風を受けても飛散しづらいものとなる。

また、給水制御例としては種々の方法が考えられるが、例えば図１０に示される制御方法とすることができる。

図１０に示される給水制御は、連続給水方式と、水温監視の下で可変給水方式とを可能としたものである。受水部４内部に水温計３０を配設し、一方給水ラインに電磁流量制御弁３２を配設するとともに、その両側に手動開閉弁３１ａ，３１ｂを配設し、かつその外側を迂回するバイパス路３３を設け、その中間に手動開閉弁３１ｃを設けた構成としたものである。連続給水方式の場合は、手動開閉弁３１ａ、３１ｂを閉じ、バイパス路３３の手動開閉弁３１ｃを開として給水を行うようにする。また、可変給水方式とする場合には、手動開閉弁３１ａ、３１ｂを開き、バイパス路３３の手動開閉弁３１ｃを閉とした状態で、ユニット本体２０の表面温度を把握するために、受水部４に配設した水温計３０により冷却用ユニット２を流下し終えた水の温度を計測し、この温度計測値を制御器３３に入力する。制御器３３では、計測された水温に基づき、定性的には水温が高い場合には蒸発効率が高いものと判断し前記電磁流量制御弁３２を高い開度に設定し、水温が低い場合には蒸発効率が悪いものと判断し前記電磁流量制御弁３２を０か低い開度に設定するようにする。

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、冷却用ユニット２、２…を水平方向に並列させたが、図１１に示されるように、水平方向及び縦方向に前記冷却用ユニット２、２…を並列して、冷却面積の増大を図るようにしてもよい。
(2)上記形態例では、冷却用ユニット２を縦方向に配向し縦方向ラインを強調した意匠としたが、図１２に示されるように、冷却用ユニット２、２…を横方向に配向し横方向ラインを強調した意匠とすることも可能である。
(3)上記形態例では、建物の壁面を対象として本冷却構造１を設置したが、建物の屋根面に対しても同様に適用することが可能である。

本発明に係る壁面冷却構造１の正面図である。図２は図１のII−II線矢視図（横断面図）である。図３は図１のIII−III線矢視図（縦断面図）である。図４は図１のIV−IV線拡大図である。図５は図１のV−V線拡大図である。冷却用ユニット２の断面図である。冷却用ユニット２の他例を示す断面図である。冷却用ユニット２の他例を示す断面図である。壁面冷却構造１の要部拡大縦断面図である。給水制御例を示すシステム構成図である。壁面冷却構造１の変形例を示す、(A)は正面図、(B)は縦断面図である。壁面冷却構造１の変形例を示す、(A)は正面図、(B)は縦断面図である。従来の壁面冷却方法を示す斜視図である。従来の壁面冷却方法を示す建物縦断図である。従来の冷却パネルを示す斜視図である。

符号の説明

１…壁面冷却構造、２…冷却用ユニット、３…給水部、４…受水部、５…給水管、６…配水管、、２０…ユニット本体、２０ａ…凸部、２０ｂ…熱交換用フィン、２１…ネット状部材、、Ｈ…壁面

Claims

任意断面を成すユニット本体の外面に近接して細メッシュのネット状部材を張設したことを特徴とする冷却用ユニット。
前記ネット状部材の張設面に対応するユニット本体の外面を凹凸面としてある請求項１記載の冷却用ユニット。
前記ネット状部材が張設された面以外のユニット本体外面部分に多数の熱交換用フィンを設けてある請求項１，２いずれかに記載の冷却用ユニット。
前記ネット状部材とユニット本体外面との離間幅を１〜４mmとしてある請求項１〜３いずれかに記載の冷却用ユニット。
前記ネット状部材のメッシュは０．５〜１．０mm四方の開口寸法のものを用いる請求項１〜４いずれかに記載の冷却用ユニット。
前記請求項１〜５いずれかに記載の冷却用ユニットを壁面又は屋根面に沿って１又は複数並配置し、前記冷却用ユニットの上部に給水部を設けるとともに、前記冷却用ユニットの下部に受水部を設け、前記給水部に供給した水を冷却用ユニットのネット状部材の表面又はユニット本体とネット状部材との間に給水し、ネット状部材を伝わって流下する間に蒸発を促し外周温度の低下を図ることを特徴とする壁面又は屋根面の冷却構造。