(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性を有する４以上の放熱部を備え、
前記放熱部が複数の三次元的なクラスターをなし、
複数の前記放熱部からなる第１のクラスターを立体的に配列することで得られる第２のクラスターを有する、放熱器。
【請求項２】
前記放熱部が熱伝導手段により伝熱可能に接続されている、請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
前記熱伝導手段はヒートパイプである、請求項２に記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、日よけ、放熱器、およびこれらの製造方法に関する。より詳しくは、温度上昇防止に役立つ日よけ、放熱器、およびこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市化の進行に伴い、都市部の気温が郊外部と比較して高くなる、いわゆるヒートアイランド現象が深刻化している。ヒートアイランド現象により、夏期には都市部の居住性が低下し、また冷房が多用されて大量の電力が消費される。
【０００３】
ヒートアイランド現象を防止ないし抑制する従来の技術として、都市部の緑化や建物の屋上緑化が知られている。例えば、特許文献１は屋上緑化施工用パネルを開示する。この屋上緑化施工用パネルによれば、蒸散量が多く、一般にポットで植生される、いわゆるグランドカバーポット植物を屋上緑化に利用することが可能となる。
【０００４】
また、建物などの被遮蔽物を日射から保護するために、従来からルーバーやブラインドなどの日よけが用いられてきた。例えば、特許文献２は日光を遮蔽するためのブラインドを折りたたみ可能に構成した日よけを開示する。かかる日よけでは、折りたたまれたブラインドは庇として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０４２９１号公報
【特許文献２】特開昭６４−２４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１の屋上緑化施工用パネルにおいて、屋上緑化では植物を維持するために水を大量に必要とする上、土壌や植物体の重量が大きく、建物に対して余計な荷重を与えてしまうという問題を有していた。
【０００７】
また、前記特許文献２の折りたたみ可能なブラインドは、日射が強い場合にブラインド自体の温度が上昇して赤外線が放射され、被遮蔽物が加熱されてしまうため、被遮蔽物の温度上昇を十分に防ぐことができなかった。
【０００８】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、効率よく温度上昇を抑制することが可能な日よけあるいは放熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、植物による冷却効果が主として蒸散に由来するという従来の仮説に疑問を持つ一方で、１）大きな平面よりも小さな平面の方が、同じ放射熱を受けても温まりにくいこと、２）樹木の葉の分布がフラクタル構造（あるいは葉が複数の三次元的なクラスターをなすような分布）を有すること、などの知見に着目した。その結果、多数の小さな葉が一定の空間中にフラクタル構造（あるいは複数の三次元的なクラスター）をなすように分布するという植物の構造が、太陽光を遮りつつ、太陽光に由来する熱を効率よく大気へと放出するのに適しているのではないかとの着想に到った。
【００１０】
以上のような着想の下に、実験が行われた。具体的には、シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状の日よけ（フラクタル日よけ）が作成され、他の構造を有する同面積の日よけと比較された。その結果、フラクタル日よけは他の日よけと比較して、温度上昇の抑制効果が高い（日よけ自体の温度が上昇しにくい）ことが判明した。
【００１１】
空気は熱容量が小さく熱伝導性が低いという特性を有する。熱容量が小さいことで、太陽光を受けて生じた熱を大量の空気へと逃がすことが必要になるが、熱伝導性が低いため、熱を大きな空間に伝えることが困難である。フラクタル日よけが低温となった原因の一つは、フラクタル日よけでは日よけ片が３次元空間に分布していることにあると考えられた。かかる構成により、各日よけ片で生じた熱を大容量の空気へと迅速に伝達できる。
【００１２】
また、フラクタル日よけにおける分布のパターンも重要な役割を果たしていると考えられた。一般に、空気中の熱の輸送においては、物体のごく近傍の境界層を除いて、乱流(渦）が重要な役割を果たす。風洞実験の結果、フラクタル日よけは他の日よけと比較して、空気の乱流（渦）を通過させやすいことが判明した。かかる性質は、フラクタル日よけが有する隙間の大きさが多様（不均一）であって、様々な大きさの乱流（渦）を通過させることが可能であることに由来すると考えられた。かかる性質はフラクタル構造に特有のものではなく、日よけが複数の三次元的なクラスターをなす場合でも同様の効果が得られると推察された。
【００１３】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の日よけは、遮光性を有する４以上の日よけ部を備え、前記日よけ部が複数の三次元的なクラスターをなす。
【００１４】
かかる構成では、各日よけ部が三次元的に分布するように配設されているために、日よけ部が日射等を受けて生じた熱を大容量の空気に容易に逃がすことができる。また、日よけ部がクラスターをなす一方で、該クラスターが複数存在するために、クラスター内部の隙間とクラスター同士の間で隙間の大きさが異なり、サイズの異なる乱流（渦）が通過しやすくなる。かかる構成により風通しがよくなり、日よけ部の周辺から遠方へと効率よく熱を逃がすことができる。よって、日よけ全体の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
例えば、複数の日よけ部が隙間を生じるように集まってクラスター（塊）をなし、そのクラスターがより大きな隙間を生じるように集まってより大きなクラスターを構成するというように、多数の日よけ部が階層構造をもって分布する。例えば、日よけ部を集めて作られた第１のクラスターを立体的に配列して第２のクラスターとし、この第２のクラスターを日よけとしてもよい。第２のクラスターをさらに集めて高次のクラスターを形成して日よけとしてもよい。なお、日よけ部の分布を考える場合には、日よけ部の中心（幾何学的重心）をそれぞれの日よけ部の位置とする。
【００１６】
同じ階層に属するクラスターにおいて、クラスターの内部の隙間（第１の隙間）と、クラスター同士の間の隙間（第２の隙間）とを考えると、第１の隙間と第２の隙間とは大きさが異なる。また、第１の隙間と第２の隙間とは互いに連通している。小さな隙間と大きな隙間がつながって存在するため、小さな隙間でそれぞれの日よけ部から空気に伝達された熱が、大きな隙間を通る乱流によって効率的に外部へと運搬される。複数のクラスターを有する構造の典型例がフラクタル構造である。
【００１７】
なお、ブラインドやスラット、ルーバーなど従来の日よけでは、等間隔で日よけ部が並ぶために、隙間のサイズは均一である。このため、日よけ全体に対して通過可能な最大の乱流（渦）のサイズが小さく、熱の運搬効率が低かった。
【００１８】
上記日よけにおいて、第１の方向の無限遠から見ると前記日よけ部が隙間なく配設されていてもよい。かかる構成では、第１の方向からの光に対しては完全な遮光性を有すると共に、日よけ部の間の隙間を通って乱流が日よけを通過できる。よって、遮光性と風通しのよさを同時に実現することができる。
【００１９】
上記日よけにおいて、前記日よけ部が全て同一の形状および大きさを有してもよい。かかる構成では、日よけ部の形状および大きさが揃っているために、設計および製造が容易となる。
【００２０】
上記日よけにおいて、前記日よけ部が互いに接していてもよい。かかる構成では、日よけ部同士が接しているために、強度が向上する。
【００２１】
上記日よけにおいて、前記第１の方向から見ると前記日よけ部が重なり合いなく配列するように構成されていてもよい。かかる構成では、重なり合いをなくすことで日よけ部の密度が最小限となり、風通しがさらによくなる。
【００２２】
上記日よけにおいて、前記日よけ部は、該日よけ部がフラクタル構造をなすように分布する態様で、前記複数の三次元的なクラスターをなしていてもよい。かかる構成では、フラクタルを利用することで、日よけの形状を容易に設計できる。また、フラクタル構造を利用すると、フラクタルの階層を上げることで個々の日よけ部を小さくできる一方で、隙間の最大サイズは変わらない。よって、より大きなサイズの空隙を日よけに持たせることができ、風通しがさらによくなる。
【００２３】
「フラクタル構造」とは、複数のクラスターを有する構造であって、クラスターが階層構造をなし、各階層に属するクラスターの形状が互いに相似するものをいう。
【００２４】
上記日よけにおいて、前記フラクタル構造のハウスドルフ次元が２以上でありかつ位相次元が１であってもよい。かかる構成では、ハウスドルフ次元が２以上であることで日よけとして機能すると同時に、位相次元が１であることで風通しがよくなる。
【００２５】
上記日よけにおいて、ｉを２以上の任意の整数、ｋを２以上の任意の整数とし、ｉ２個の前記日よけ部により大きさが前記日よけ部のｉ倍である１番目のクラスターが構成され、１≦ｊ≦ｋ−１を満たす整数ｊのそれぞれについて、ｉ２個のｊ番目のクラスターにより大きさがｊ番目のクラスターのｉ倍であるｊ＋１番目のクラスターが構成されていてもよい。かかる構成では、日よけの形状を容易に設計できる。
【００２６】
上記日よけにおいて、第１の方向に垂直な平面への射影の面積が０とならない、ハウスドルフ次元が２以上でありかつ位相次元が１の自己相似立体図形を不動点として生成する、相似縮小写像族Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・、Ｆｋ（ｋは２以上の任意の整数）により写像Ｇ（Ｘ）＝Ｆ１（Ｘ）∪Ｆ２（Ｘ）∪Ｆ３（Ｘ）∪・・・∪Ｆｋ（Ｘ）を定義し、ある立体図形（以下、基本立体図形）から始めて、Ｇをある有限回繰り返し適用して得られる立体を有限階近似立体フラクタル図形とするとき、前記有限階近似立体フラクタル図形を構成する単位基本立体図形の形状および位置に対応して前記日よけ部が配設されていてもよい。かかる構成では、任意の基本立体図形の形状を日よけ部の形状として日よけを設計できる。
【００２７】
上記日よけにおいて、前記自己相似立体図形はシェルピンスキー四面体であり、前記基本立体図形がシェルピンスキー四面体の４つの頂点を頂点とする四面体の２面を少なくとも含む立体図形であってもよい。かかる構成では、シェルピンスキー四面体を利用して日よけを設計できる。
【００２８】
上記日よけは、ｉの初期値を１とし、第１四面体を４Ｎ個（Ｎは有限の自然数）用意して、一辺の長さが２倍の第（ｉ＋１）四面体をなすように第ｉ四面体を結合してｉに１を加えるステップをＮ回繰り返して得られる形状をＮ次近似シェルピンスキー四面体とするとき、Ｎ次近似シェルピンスキー四面体を構成する全ての第１四面体を構成する４面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成してなる日よけであって、それぞれの第１四面体に対応する遮光面が前記日よけ部であってもよい。かかる構成では、日よけの形状を容易に設計できる。
【００２９】
上記日よけにおいて、前記自己相似立体図形は重六角錐フラクタルであり、前記基本立体図形は重六角錐フラクタルの８つの頂点を頂点とする重六角錐の面のうち、重六角錐フラクタルが隙間のない四角形に見える方向から見たときに見える面を少なくとも含む立体図形であってもよい。かかる構成では、重六角錐フラクタルを利用して日よけを設計できる。
【００３０】
また本発明の日よけは、複数の単位日よけからなり、各々の前記単位日よけが上記日よけであって、各々の前記単位日よけについて遮光性が最大になる向きが平行になるように各々の前記単位日よけを平面上に並べてなるものであってもよい。かかる構成では、より大面積を覆うことができる。
【００３１】
上記日よけは、前記平面が互いに平行である上記日よけ複数個を、所定の間隔で積層させてなるものであってもよい。かかる構成では、異なる角度から入射する光に対してより高度の遮光性を実現できる。
【００３２】
上記日よけにおいて、各層毎に遮光性が最大になる向きが互いに平行でないように構成されていてもよい。かかる構成では、層ごとに完全な遮光性が実現される入射方向が異なるため、さまざまな角度から入射する光に対してより高度の遮光性を実現できる。
【００３３】
また、本発明の日よけ製造方法は、塑性変形可能な板材の一部に切れ込みを入れて折り曲げることによりＮ次近似シェルピンスキーの四面体（Ｎは有限の自然数）の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を有する日よけを製造する。かかる構成では、本発明の日よけを容易に製造できる。
【００３４】
上記日よけ製造方法において、平行四辺形の対向する２つの辺の中点を結ぶ２本の線の交点を重心とするときに、平行四辺形の板材を用意するステップと、前記板材を、ｉ番目の平行四辺形の対向する２つの辺の中点を結ぶ２本の線に沿って対向する２つのＶ字型をなすようにそれぞれの中点および重心の近傍を残して切れ込みを入れることにより一辺の長さがｉ番目の平行四辺形の半分であるｉ＋１番目の平行四辺形を４つ形成する処理を、ｉを１から始めて１ずつ増やしながらＮ回（Ｎは有限の自然数）だけ繰り返して得られる形状に整形するステップと、前記整形された板材のｉ番目の任意の平行四辺形において重心を通って切れ込みを通らない対角線に沿って折り曲げることによりＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を形成するステップとを有する。かかる構成では、本発明の日よけを容易に製造できる。
【００３５】
上記日よけ製造方法において、平行四辺形の対向する２つの辺の中点を結ぶ２本の線の交点を重心とするときに、平行四辺形の板材を４Ｍ枚（Ｍは有限の自然数）用意するステップと、前記板材を、ｉ番目の平行四辺形の対向する２つの辺の中点を結ぶ２本の線に沿って対向する２つのＶ字型をなすように重心の近傍を残して切れ込みを入れることにより一辺の長さがｉ番目の平行四辺形の半分であるｉ＋１番目の平行四辺形を４つ形成する処理を、ｉが１からＮ（Ｎは有限の自然数）まで１ずつ増加するように繰り返して得られる形状に整形するステップと、前記整形された板材のｉ番目の任意の平行四辺形において重心を通って切れ込みを通らない線に沿って折り曲げることによりＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を形成するステップと、前記形成されたＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状の頂点を互いに接合することにより、（Ｎ＋Ｍ）次近似シェルピンスキー四面体（Ｍは自然数）の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を形成するステップとを有してもよい。かかる構成では、本発明の日よけを容易に製造できる。
【００３６】
また、本発明の放熱器は、熱伝導性を有する４以上の放熱部を備え、前記放熱部が複数の三次元的なクラスターをなす。かかる構成では、放熱部が三次元的に配設されているために、熱を大容量の空気に容易に逃がすことができる。さらに、放熱部の間には多様な大きさの隙間があるために、風通しがよく、放熱器周辺から外部へと熱を逃がしやすい。よって、放熱器全体の温度上昇を抑制することができる。
【００３７】
上記放熱器において、前記放熱部が熱伝導手段により伝熱可能に接続されていてもよい。かかる構成では、放熱部同士が熱伝導手段により接続されているため、熱源からより効率よく熱を除去できる。
【００３８】
上記放熱器において、前記熱伝導手段はヒートパイプであってもよい。かかる構成では、放熱部同士がヒートパイプにより接続されているため、熱源からより効率よく熱を除去できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、上記のような構成を有し、以下のような効果を奏する。すなわち、効率よく温度上昇を抑制することが可能な日よけあるいは放熱器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態による日よけの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の日よけの側面図である。
【図３】図１の日よけの正面図である。
【図４】図１の日よけの平面図である。
【図５】本実施形態の日よけ製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５の日よけ製造方法において、最初に用意された板材がなす１番目の平行四辺形２１１を示す平面図である。
【図７】図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、１回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝１）の切れ込みのパターンを示す図である。
【図８】図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、２回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝２）の切れ込みのパターンを示す図である。
【図９】図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、３回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝３）の切れ込みのパターンを示す図である。
【図１０】図５の日よけ製造方法において、板材２００の所定形状への整形が完了した状態の板材２００を示す平面図である。
【図１１】図５の日よけ製造方法において、ステップＳ１０６で得られる第３のクラスター１１３の斜視図である。
【図１２】実施例および比較例の日よけの構造を模式的に示す図である。
【図１３】実施例および比較例の測定結果を示すグラフである。
【図１４】実験２における実験装置の概略構成を示す図である。
【図１５】実験２において対照実験で得られた濃度分布を示す図である。
【図１６】実験２において比較例３による日よけを用いた場合に得られた濃度分布を示す図である。
【図１７】実験２において実施例による日よけを用いた場合に得られた濃度分布を示す図である。
【図１８】本発明の第１実施形態の変形例による日よけの構成の一例を示す平面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態の変形例による日よけの構成の一例を示す平面図である。
【図２０】重六角錐の斜視図である。
【図２１】図２０の重六角錐に対して、８個の頂点および中心点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の重六角錐を結合させた一次近似重六角錐フラクタルを示す図である。
【図２２】図２１の一次近似重六角錐フラクタルに対して、一次近似重六角錐フラクタルを取り囲む重六角錐の８個の頂点および中心点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の一次近似重六角錐フラクタルを結合させた二次近似重六角錐フラクタルを示す図である。
【図２３】三角錐柱の斜視図である。
【図２４】図２３の三角錐柱に対して、６個の頂点および大きい底面の３辺それぞれの中点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の三角錐柱を結合させた一次近似三角錐柱フラクタルを示す図である。
【図２５】図２４の一次近似三角錐柱フラクタルに対して、一次近似三角錐柱フラクタルを取り囲む三角錐柱の６個の頂点および大きい底面の３辺それぞれの中点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の一次近似三角錐柱フラクタルを９個合わせた二次近似三角錐柱フラクタルを示す図である。
【図２６】シェルピンスキー四面体に基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を２枚の三角形を合わせた形状とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。
【図２７】シェルピンスキー四面体に基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を正方形とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。
【図２８】重六角錐フラクタルに基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を４枚の三角形を合わせた形状とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。
【図２９】重六角錐フラクタルに基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を正方形とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
（第１実施形態）
［構造］
図１は、本発明の第１実施形態による日よけの構成の一例を示す斜視図である。図２は、図１の日よけの側面図である。図３は、図１の日よけの正面図である。図４は、図１の日よけの平面図である。なお、説明のために図２ないし図４では日よけの向きを特定して示したが、実際の日よけの向きはこれに限定されない。以下、図１ないし図４を参照しながら、本実施形態の日よけについて説明する。
【００４３】
図に示す通り、本実施形態による日よけ１００は、２５６個の日よけ片１０１（日よけ部）を有する。各日よけ片１０１は頂点において互いに接合されている。各日よけ片１０１は、遮光性を有する塑性変形可能な板材（例えば、厚さ０．５ｍｍの塩化ビニール製の白色プラスチック板など）からなる２つの三角形の面を有している。
【００４４】
図１（斜視図）に示す通り、日よけ片１０１は、底辺を共有する２枚の三角形の板材からなる。２５６個の日よけ片１０１が、日よけ片１０１の２倍の大きさの四面体をなすように、頂点を共有しつつ４個ずつ集まり、６４個の第１のクラスター１１１をなす。６４個の第１のクラスター１１１がさらに第１のクラスター１１１の２倍の大きさの四面体をなすように、頂点を共有しつつ４個ずつ集まり、１６個の第２のクラスター１１２をなす。１６個の第２のクラスター１１２がさらに第２のクラスター１１２の２倍の大きさの四面体をなすように、頂点を共有しつつ４個ずつ集まり、４個の第３のクラスター１１３をなす。４個の第３のクラスター１１３がさらに第３のクラスター１１３の２倍の大きさの四面体をなすように、頂点を共有しつつ集まって第４のクラスターをなす。第４のクラスターが日よけ１００となる。各階層に属するクラスターの形状は相似しており、本実施形態における日よけ片１０１は、フラクタル構造をなすように分布する態様で複数の三次元的なクラスターをなしているということができる。
【００４５】
図２（側面図）に示すように、側方（第２の方向）の無限遠から見ると、日よけ片１０１は隙間を持って配設されている。側方から見ると、日よけ１０１には、最も小さい第１の隙間１２１と、第１の隙間の２倍（面積４倍）の大きさを持つ第２の隙間１２２と、第１の隙間１２１の４倍（面積１６倍）の大きさを持つ第３の隙間１２３と、第１の隙間１２１の８倍（面積６４倍）の大きさを持つ第４の隙間１２４が見える。
【００４６】
図３（正面図）に示すように、前方（第３の方向）の無限遠から見ると、日よけ片１０１は隙間を持って配設されている。前方から見ると、日よけ１００には、最も小さい第５の隙間１２５と、面積が第５の隙間１２５の３倍である第６の隙間１２６と、面積が第５の隙間１２５の１０倍の第７の隙間１２７と、面積が第５の隙間１２５の３６倍の第８の隙間１２８が見える。
【００４７】
図４（平面図）に示すように、上方（第１の方向）の無限遠から見ると、日よけ片１０１は隙間なく、かつ重なり合いなく配設されている。
【００４８】
言い換えると、上方（第１の方向）に垂直な平面への射影の面積がゼロでない、シェルピンスキー四面体（ハウスドルフ次元が２以上でありかつ位相次元が１の自己相似立体図形）を不動点として生成する、相似縮小写像族Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４により写像Ｇ（Ｘ）＝Ｆ１（Ｘ）∪Ｆ２（Ｘ）∪Ｆ３（Ｘ）∪Ｆ４（Ｘ）を定義し、底辺を共有するように所定の角度で接合された２枚の三角形（以下、基本立体図形：本実施形態では、基本立体図形は日よけ１００全体と同じ大きさを持つ）から始めて、Ｇを４回繰り返し適用して得られる立体（有限階近似立体フラクタル図形）を考える。このとき、上方に垂直な平面への射影は正方形をなす。有限階近似立体フラクタル図形を構成する単位基本立体図形（ここではＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体をなす４面のうち、基本立体図形をなす２面のそれぞれと平行な２つの面からなる図形）の形状および位置に対応して日よけ片１０１（単位基本立体図形の２面が遮光面に形成されているもの）が配設されることにより、日よけ１００が構成される。
【００４９】
シェルピンスキー四面体は、自己相似的な無数の四面体からなる図形である。シェルピンスキー四面体はフラクタル図形であって、厳密な意味での自己相似性を有するため正確に作成することは不可能だが、以下の手順を繰り返すことで近似的な形状を作成することはできる。なお、繰り返し回数を増やすことにより、望む処まで近似のレベルを高めることができる。
【００５０】
１）一辺の長さが１の正四面体の各辺の中点を互いに結ぶと、４つの各頂点を含む一辺の長さが１／２の正四面体が４個できる。
【００５１】
２）１）で得られた一辺の長さが１／２の正四面体４個以外の部分を切り取る。
【００５２】
３）これによって、１辺の長さが１／２の正四面体が４個残る。 
【００５３】
４）さらに、これら４つの正四面体の各辺の中点を互いに結んで出来た長さが１／４の正四面体以外の部分を切り取る。
【００５４】
５）これによって、１辺の長さが１／４の正四面体が１６個残る。
【００５５】
６）同様に手順をくりかえすと、Ｎ回目には長さ（１／２）Ｎの正四面体形以外の部分を切り取り、長さ（１／２）Ｎの正四面体が４Ｎ個残る。 
【００５６】
このようにして得られた形状がＮ次近似シェルピンスキー四面体である。上記の手順においてＮ→∞とした極限がシェルピンスキーの四面体である。なお、四面体は必ずしも正四面体である必要はなく、各辺の長さは互いに異なっていてもよい。本実施形態においてＮは有限であり、一辺の長さが（１／２）Ｎの正四面体が単位立体図形（単位四面体）である。本実施形態では、単位四面体の４面のうち上方を向く２面からなる図形が単位基本立体図形であって、各日よけ片１０１は単位基本立体図形の形状を有する。本実施形態では、一辺の長さが１の正四面体の４面のうち上方を向く２面からなる図形が基本立体図形である。本実施形態において、単位基本立体図形は基本立体図形を（１／２）Ｎ倍に縮小した図形である。単位基本立体図形は、有限階近似立体フラクタル図形を構成する最も小さな単位となる図形である。
【００５７】
日よけ１００の構造を別の方法で表現すれば、以下の通りとなる。日よけ１００は、ｉの初期値を１とし、単位四面体（第１四面体）を４Ｎ個（Ｎは有限の自然数）用意して、一辺の長さが２倍の第（ｉ＋１）四面体をなすように第ｉ四面体を結合してｉに１を加えるステップをＮ回繰り返して得られる形状（Ｎ次近似シェルピンスキー四面体）を構成する全ての単位四面体（第１四面体）を構成する４面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成してなる。日よけ部の遮光面は、それぞれの単位四面体（第１四面体）に対応して設けられている。
【００５８】
日よけ片１０１において、単位四面体の全ての面を遮光性を有するように構成する必要はないが、少なくとも２つの面は遮光性を有することが好ましい。本実施形態では、全ての単位四面体において、２つの面が遮光性を有する板材で構成されている。遮光性を有する面は特定された２つの方向のいずれかを向いている。言い換えると、日よけ１０は、仮想上の単位四面体からなるＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち、少なくとも２つの方向を向く面を全て遮光性を有する面とした形状を有する。他の２つの方向を向く面には板材が配設されず、後者の面を通じて空気や光が通過できるようになっている。ただし、全ての面あるいはその一部を遮光性を有する面としてもよい。
【００５９】
より詳しく言うと、Ｎ次近似シェルピンスキー四面体には、無限遠から見た場合に単位四面体が実質的に隙間および重なり合いが生じないように見える方向が６つある。６つの方向のうち、任意の１つの方向を第１の方向とする。本実施形態の日よけは、単位四面体をなす４つの面のうち、少なくとも法線ベクトル（面に垂直なベクトルであって、立体の内側から外側へと向かう方向を向いたベクトル）が第１の方向と鋭角をなす（第１の方向を向く任意のベクトルと鋭角をなす）面を遮光面に形成した形状を有する。言い換えると、最低限遮光面となるべき面は、第１の方向側を向いた面（第１の方向と正反対の側を向いていない面）である。さらに別の言い方をすると、最低限遮光面となるべき面は、第１の方向の無限遠から「見える」面である。本実施形態において、第１の方向とは図２における上方である。
【００６０】
かかる構成により、所定の方向にある無限遠から見たときに実質的に隙間および重なり合いが生じないように遮光面が配列されることになる。具体的には、日よけ１００において遮光性を有する２面が共有する辺の中点と、それに対向する辺の中点とを結んだ直線上の無限遠の点（どちら側の無限遠でもよい：上方または下方の無限遠）から見ると、日よけ片１０１の遮光面は実質的に隙間および重なり合いが生じないように配列されている（図４）。したがって、太陽光線が該直線の方向に平行になるように日よけ１００を配置することで、完全に太陽光が遮断されることになる。重なり合いがないことは、遮光面をできるだけ小さくかつ少なくすることになり、風通しをよくする上で好ましい。しかし、異なる方向からの光を遮蔽する（例えば、刻々と方角の変わる太陽からの光を遮蔽する）という観点からは、ある程度の重なり合いがあるように、より大きな立体を日よけ片に用いてもよい。
【００６１】
該重心を通り、遮光性を有する２つの面と平行な直線上にある無限遠（どちら側の無限遠でもよい：前方または後方の無限遠）から見ると、日よけ１００の遮光性は極小化され、板材の厚みを考慮しなければ完全な透光性を有する（図３）。言い換えれば、該直線に対して垂直な平面への写像は、面積がゼロとなる。有限近似のシェルピンスキー四面体であれば、正面への写像の面積はゼロとならない。面積がゼロとなるのは、単位四面体の２面が省略されているためである。四面体の４つの面がすべて遮光性を有するように構成した場合には、面積はゼロとならない。有限近似のシェルピンスキー四面体の全ての面を遮光面とした日よけを考えると、四面体の各辺に垂直な平面への写像は２次元のシェルピンスキーガスケット（シェルピンスキーの三角形）に近似した形状となり、透光性が最大となる（該直線に垂直な平面への写像の面積が最小となる）。無限階の完全なフラクタルであれば、面積はシェルピンスキーガスケットと同じくゼロとなる。
【００６２】
遮光性が上述のような指向性を有することを利用すれば、好適な日よけ効果が得られる。例えば夏の南中時の太陽の方向に対して遮光性が最大化されるように日よけ１００を配置する。かかる配置によれば、夏期の日射が最大となる時に遮光性が最も高くなり、冬期や早朝あるいは夕刻における遮光性が低くなる。
【００６３】
遮光性を有する板材は、塑性変形可能であれば基本的に材質を問わない。例えば、プラスチック板や金属板などを用いることができる。板材の表面の色は、特定の色に限定されない。色は白、黒、緑などであってもよく、反射面（鏡面）であってもよい。
【００６４】
日よけ片１０１同士を接合する手段はどのようなものであってもよい。本実施形態では、若干のマージンを残して切れ込みを入れ、折り返すことにより、日よけ片１０１が互いに接合された構造が形成される（詳細は後述）。接合部材（クリップなど）により日よけ片１０１同士が接合されてもよい。
【００６５】
本実施形態において、遮光面は、必ずしも光を完全に遮断する必要はなく、透過する光の量を一定程度制限するもの（例えば半透明のガラス板）であってもよい。
【００６６】
日よけ１００の主たる用途は太陽光のための日よけ１００であるが、他の用途に用いてもよい。例えば、可視光以外の電磁波を遮蔽するために用いてもよい。日よけ１００は固定されてもよいし、駆動装置などにより日よけが常時光源（例えば太陽）を向くように駆動されてもよい。
【００６７】
［効果］
本実施形態の日よけによれば、日よけ自体の温度が上昇しにくくなるため、日よけからの赤外放射により被遮蔽物に負荷される熱も少なくなり、結果として被遮蔽物の温度を低く保つことができる。
【００６８】
［製造方法］
図５は、本実施形態の日よけ製造方法の一例を示すフローチャートである。図６は、図５の日よけ製造方法において、最初に用意された板材がなす１番目の平行四辺形２１１を示す平面図である。図７は、図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、１回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝１）の切れ込みのパターンを示す図である。図８は、図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、２回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝２）の切れ込みのパターンを示す図である。図９は、図５の日よけ製造方法において、板材２００に対し、３回目の切れ込みを入れたとき（ｉ＝３）の切れ込みのパターンを示す図である。以下、図５ないし９を参照しつつ、日よけ１００の製造方法を説明する。
【００６９】
まず、主面が平行四辺形をなす塑性変形可能な板材２００を４Ｍ枚用意する（ステップＳ１０１）。Ｍはゼロ以上の整数であり、ここでは１とするが他の値であってもよい。この平行四辺形は、１番目の平行四辺形２１１となる（図６）。なお図面上、１番目の平行四辺形２１１の外縁は本来であれば板材２００の外縁と一致するが、説明のために若干内側に点線で示す（以下Ｎ番目の平行四辺形についても同様）。Ｇは、１番目の平行四辺形２１１の重心（対向する各辺の中点を結ぶ２本の線の交点）である。
【００７０】
板材２００を、ｉ番目の平行四辺形の対向する２つの辺の中点を結ぶ２本の線に沿って対向する２つのＶ字型をなすようにそれぞれの中点および重心の近傍を残して切れ込み（板材２００を貫通するスリット状の切れ込み）を入れることにより一辺の長さがｉ番目の平行四辺形の半分であるｉ＋１番目の平行四辺形を４つ形成する処理を、ｉを１ずつ増やしながらＮ回（Ｎは自然数）だけ繰り返して得られる形状に整形する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）。Ｎはここでは３であるが、他の値であってもよい。切れ込みは、中点の近傍で１番目の平行四辺形２１１の鋭角の頂点同士を結ぶ対角線に向かうように方向を変え、隣接する中点同士を結ぶ線に達するまで続く。かかる切れ込みを入れることにより、折り曲げ線はｉ番目の平行四辺形の対角線に一致する。切れ込みは、例えば、プラスチック板を切るためのホットナイフを用いて形成できる。
【００７１】
板材２００に対し、１回目の切れ込み２２１を入れたとき（ｉ＝１）には、２番目の平行四辺形２１２が４個形成される（図７）。２番目の平行四辺形２１２は重心Ｇ１の周りに４個配列する。また、重心Ｇと４個の中点Ｍ２の近傍は切れ込みが入っていない。Ｇ２は、２番目の平行四辺形２１２の重心である。
【００７２】
板材２００に対し、２回目の切れ込み２２２を入れたとき（ｉ＝２）には、３番目の平行四辺形２１３が１６個形成される（図８）。３番目の平行四辺形２１３は４個の重心Ｇ２の周りに４個ずつ配列する。また、重心Ｇ２と１２個の中点Ｍ３の近傍は切れ込みが入っていない。Ｇ３は、３番目の平行四辺形２１３の重心である。
【００７３】
板材２００に対し、３回目の切れ込み２２３を入れたとき（ｉ＝３）には、４番目の平行四辺形２１４が６４個形成される（図９）。なお、図を見易くするために、一部の破線および符号を省略している。４番目の平行四辺形２１４は１６個の重心Ｇ３の周りに４個ずつ配列する。また、重心Ｇ３と４０個の中点Ｍ４の近傍は切れ込みが入っていない。
【００７４】
図１０は、図５の日よけ製造方法において、板材２００の所定形状への整形が完了した状態の板材２００を示す平面図である。板材２００の所定形状への整形が完成すると、板材２００のｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）の平行四辺形に属する任意の平行四辺形において重心を通り切れ込みを通らない対角線（図７の破線）に沿って全て同じ方向に折り曲げる（各日よけ片１０１のなす２枚の三角形において、共有された２辺に含まれない頂点が下へ向かうように折り曲げる）ことにより、Ｎ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状（第Ｎのクラスター）が４Ｍ個だけ形成される（ステップＳ１０６）。単位四面体を正四面体とする場合には、折り曲げた時の角度は約７０．６度（正四面体の２つの面のなす角）とされる。図１１は、図５の日よけ製造方法において、ステップＳ１０６で得られる第３のクラスター１１３の斜視図である。第３のクラスター１１３は、３次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成してなる。
【００７５】
第Ｎのクラスターが完成すると、これを４Ｍ個（ここでは４個）結合して、（Ｎ＋Ｍ）次近似シェルピンスキー四面体（ここでは４次近似シェルピンスキー四面体）の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状（第（Ｎ＋Ｍ）のクラスター）が形成され、日よけ１０が完成される（ステップＳ１０７）。本実施形態において、Ｎ（＝３）＋Ｍ（＝１）＝４である。図１に示すように、完成された日よけ１００は、４個の３次近似シェルピンスキー四面体２０（図８）の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状（第３のクラスター）が頂点を共有することによって全体として四面体をなすように配置されることにより、１個の４次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成してなる（第４のクラスター）。
【００７６】
なお、図５のフローチャートでは、切れ込みを階層別に順次入れることとしたが、切れ込みを入れる順番は問わない。一度に全ての切れ込みが入れられてもよい。また、板材２００を１番目の平行四辺形に整形するプロセスと、それぞれの切れ込みを入れるプロセスが同時に行われてもよい。例えば、図１０のパターンに整形された刃（例えば、クッキーの型のようなホットナイフ）でプラスチック板を打ち抜いてもよい。いずれにせよ、図１０に示したような形状および切れ込みのパターンに、板材２００が形成されればよい。
【００７７】
ステップＳ１０７は必須ではなく、省略してもよい（Ｍ＝０の場合）。この場合には、日よけは１個のＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成してなる（第Ｎのクラスター）。
【００７８】
［効果］
かかる製造方法によれば、本発明の日よけを一枚の板材から極めて容易かつ効率的に製造できる。
【００７９】
（実験１）
図１２は、実施例および比較例の日よけの構造を模式的に示す図である。説明のため、一部のみを取り出して描いている。以下、図１２を参照しつつ、実施例および比較例について説明する。
【００８０】
［実施例］
黒色で厚さ０．５ｍｍの塩化ビニル板を１辺１６ｃｍの正三角形が２つ結合したダイヤモンド型に切り抜いた板材を４枚用意した。用意された板材から、各日よけ片に対応する単位四面体の１辺が２ｃｍとなるように、図１０に示すパターンでホットナイフを用いて切れ込みを入れた。切れ込みの入った板材を折り曲げることで、図１１に示すような３次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状（第３のクラスター）を形成した。得られた構造体を４つ結合して、図１に示すような４次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状（第４のクラスター）を形成し、実施例の日よけ（フラクタル日よけ）とした。
【００８１】
［比較例１］
黒色で厚さ０．５ｍｍの塩化ビニル板を１辺３２ｃｍの正三角形が２つ結合したダイヤモンド型に切り抜いた。得られた板材を短い方の対角線に沿って折り曲げることで、比較例１の日よけ（大屋根日よけ）とした。
【００８２】
［比較例２］
黒色で厚さ０．５ｍｍの塩化ビニル板を１辺３２ｃｍの正三角形が２つ結合したダイヤモンド型に切り抜いた。得られた板材を、１辺２ｃｍの正三角形が２つ結合した２５６個のダイヤモンド型に切り抜いた。得られた１辺２ｃｍのダイヤモンド型の板材を、短い方の対角線に沿って折り曲げて多数の小さな日よけ片を作った。得られた日よけ片を、上方から見て実質的に隙間および重なり合いが生じないように、非常に細い金属線で互いに結合して正方形に並べることで、比較例２の日よけ（こま切れ日よけ）とした。
【００８３】
［比較例３］
黒色で厚さ０．５ｍｍの塩化ビニル板を１辺３２ｃｍの正三角形が２つ結合したダイヤモンド型に切り抜いた。得られた板材を、Ｖ字の底が短い方の対角線を向くように、１辺を２ｃｍとするＶ字型の切れ込みを入れた。まず比較例１のように折り曲げて一つの大きな屋根を作り、その後でそれぞれのＶ字型の切れ込みを内側に折り曲げることで、比較例３の日よけ（パンチ穴日よけ）とした。
【００８４】
［実験時の配置］
実施例および比較例１ないし３で得られた日よけを、アルミニウムコートされた鏡面（可視光および赤外光を反射する）の上に配置した。鏡面を用いる理由は、支持台自体が太陽光を吸収して熱くならないようにするためである。鏡面を太陽光に対して直角に配置することとし、遮光性を有する面がなす角の二等分線と平行な直線上に太陽が位置するように、また、互いに重なり合わないように、該鏡面上にそれぞれの日よけを、細い金属ワイヤなどで固定した。かかる配置によると、それぞれの日よけは等量の太陽光を浴びることになる。
【００８５】
温度を測定するためのサーモカメラを、影が日よけの上に落ちないように、若干太陽からずらしてセットした。このカメラの位置からは、実施例の日よけは完全に正方形の領域を覆う訳ではなく、若干のギャップが発生する。かかるギャップは温度測定に誤差をもたらす。しかしながら、ギャップの占有率は低く（典型的には２％未満）、温度の測定結果に与える影響はせいぜい０．２℃未満と見積もられた。
【００８６】
［測定条件］
実験中、気温は２８〜３０℃であり、天気は晴れ、風はほぼ無風であった。鏡面を太陽光に対して直角に配置した上で、１０分程度放置した後サーモカメラで撮影を行った。得られた画像を用いて、１０秒毎に５０回分、実施例および比較例の日よけの温度を測定した。なお、塩化ビニルの熱容量は小さく計算上は数秒で熱平衡に達するので、測定中はほぼ熱平衡に達していたと考えられる。
【００８７】
サーモグラフィーのデータは固有のデータフォーマットで記録される。撮影後に、グレースケールの画像へ変換し、画像処理ソフトで日よけの部分の平均値を求めて、その値から温度を算出した。端部（特に角部）は、背景が透けるため、楕円形で日よけに内接する楕円形より若干内側の範囲の平均値を各日よけの温度とした。
【００８８】
気温は、デジタル温度計を近くの日陰に置いて測定した。測定期間の最初と最後で２８℃〜３０℃であったため、その平均を取って２９℃とした。（サーモグラフィーの測定と同期して記録したのではない。）
［測定結果］
図１３は、実施例および比較例の測定結果を示すグラフである。横軸は、実施例の日よけが示した温度と周辺気温（２９℃）との温度差（ΔＴ［実施例］）であり、縦軸は、それぞれの日よけが示した温度と周辺気温との温度差（ΔＴ）である。いずれも単位は℃である。
【００８９】
図１３に示すように、ΔＴ［実施例］が上昇すれば、ΔＴも上昇しており、それぞれの日よけの温度と周辺気温との温度差が正の相関を持つことが分かる。比較例１（大屋根日よけ）については、ΔＴ［実施例］が高い領域での傾きが緩やかになり、他の比較例と異なる結果を示した。比較例１の日よけは特に高温となり、サーモカメラの温度測定可能領域をしばしば超えた（スケールアウト）ため、実際の温度を正確には反映していない。
【００９０】
測定結果から、すべての場合において、実施例の日よけが最も低温であったことが分かる。すなわち、同じ量の放射を受けた場合に、実施例の構造が最も効率よく熱を大気に逃がし、日よけの温度を低く維持していることが分かる。
【００９１】
［考察］
実験結果からは、実施例（フラクタル日よけ）が最も低温であることが分かった。特に、比較例２（こま切れ日よけ）、比較例３（パンチ穴日よけ）と実施例とは、同じ形状および大きさの日よけ片を同数備えており、日射を受ける面の大きさという意味では等価である。実施例（フラクタル日よけ）が最も低温となった理由は、日よけ片そのものの有する特性ではなく、日よけ片が複数の三次元的なクラスターをなすという構造、あるいは日よけ片がフラクタル構造をなすように分布する態様で該日よけ片が複数の三次元的なクラスターをなすことにあると考えられた。
【００９２】
日よけ自体の温度が高くなると、日よけ自身から放射される赤外線により、日よけの下側にある構造物まで温められてしまう。日よけとして建物の温度を低く維持するためには、太陽の放射を遮蔽して日陰を作ると同時に、日よけ自体の温度を低く保つ必要がある。
【００９３】
太陽光により熱せられる物体を、ファンなどを用いずに自然に冷却するのは困難である。空気の熱容量が小さく、熱伝導性も低いためである。物体を冷却するためには、２次元の平面で吸収されたエネルギーが、迅速に大容量の空気へと輸送されなければならない。実施例の日よけは、かかる熱の輸送に適した性質を持つ。実施例（フラクタル日よけ）は、太陽光を吸収するのに十分な面積を有する（ハウスドルフ次元が約２である）と同時に、日よけ片が３次元空間中に分散して配置されるため、熱が容易に３次元空間中の空気へと輸送される。さらに、熱せられた空気が外部へ抜けないと、物体全体が熱せられてしまうことになる。さまざまなサイズの乱流（渦）が、空気を外部に逃がす。実施例（フラクタル日よけ）では、日よけ片がフラクタル構造をなすように分散するため、サイズの異なる隙間が階層的に形成される。小さな乱流（渦）は小さな隙間に入り込むことができる一方で、大きな乱流（渦）は一吹きで日よけの内部を換気できる。小さな乱流（渦）から大きな乱流（渦）へと熱が輸送されることで、熱の輸送効率が上昇する。フラクタル日よけでは乱流（渦）を通過させやすいために、温度が下がりにくいのではないかと推察された。
【００９４】
（実験２）
実験１で得られた推論を検証するため、実験１で作成した実施例および比較例３の日よけを用いて風洞実験（実験２）を行った。
【００９５】
［実験方法］
図１４は、実験２における実験装置の概略構成を示す図である。以下、図１４を参照しつつ、実験２における実験方法について説明する。
【００９６】
図１４に示すように、日よけ３０１（実施例あるいは比較例３の日よけ）を、両端に開口を有する四角い筒状の流路３０２（風洞）の内部に設置した。流路３０２の一端に４個のファン３０３を設置し、ファン３０３により流路３０２へと風を送った。ファン３０３からの風は整流板を通さない構成とした。すなわち、ファン３０３により生じた乱流が、減衰して層流にならず、そのまま日よけ３０１に当たるようにした。日よけ３０１の向き（角度）は、日よけ３０１が日よけとして日射を受ける方向（実施例の日よけについては図４における上方：第１の方向）から風が日よけ３０１に当たるように調整した。
【００９７】
日よけ３０１内部の流れを可視化することは困難であったため、日よけ３０１を通り抜けた流れを可視化する方法を採用した。日よけ３０１の風下側の流路３０２の壁面に、流れを横切るように薄く細長い金属板３０７を固定した。金属板３０７の上に、流れに平行となるように線香３０４を接着した。線香３０４の風下にスリット光３０５を流れに直角にあて、煙の断面を可視化した。スリット光のさらに風下にデジタルビデオカメラ３０６を設置し、デジタルビデオカメラ３０６によりスリット光３０５がなす平面上における線香３０４の煙の位置を撮影した。かかる構成によれば、線香３０４は流れをほとんど乱さないこととなる。
【００９８】
得られた動画から、１／３０秒間隔で１５０枚（５秒間）の静止画をキャプチャした。得られた静止画１５０枚を全て重ね合わせて、濃度分布（煙断面の存在確率に相当する）を計算した。流れの乱れが大きい程、濃度分布は広がることになる。濃度分布の広がりを検討することで、ファンで生じた乱流がそのままの状態で下流に達しているか、あるいは日よけにより整流されているかを知ることができる。対照実験として日よけ３０１を設置せずに同様の操作を行った。
【００９９】
また、風速をスリット光と線香の間に配置した手持ち式の風速計により計測した。
【０１００】
［実験結果］
図１５は、実験２において対照実験で得られた濃度分布を示す図である。図１６は、実験２において比較例３による日よけを用いた場合に得られた濃度分布を示す図である。図１７は、実験２において実施例による日よけを用いた場合に得られた濃度分布を示す図である。なお、図中の数値は、最大濃度に対する割合（％）を示す。
【０１０１】
対照実験では、図１５に示すようにファンで生じた乱流がそのまま流れてきて、煙断面もある程度広がった範囲に分布することが分かった。
【０１０２】
比較例３では、図１６に示すように煙断面の分布が対照実験に比べて狭くなっており、乱流が減衰して層流に近くなっていることが分かった。
【０１０３】
実施例では、図１７に示すように煙断面の分布が対照実験とほぼ同程度かそれ以上に広くなっていることが分かった。
【０１０４】
ファンの電圧は一定なので、日よけ３０１の抵抗に応じて風速は変化する。風速は、それぞれ対照実験で０．９６ｍ／ｓ、比較例３で０．７８ｍ／ｓ、実施例で０．８６ｍ／ｓであった。すなわち、比較例３の日よけが最も風に対する抵抗が高い（風を通しにくい）ことが分かった。
【０１０５】
［考察］
図１７に示された結果は、実施例の日よけにおいて、ファンで生じた乱流よりも強い乱流が日よけの下流で形成されていることを示唆する。ただし、この程度の乱流は、１本の棒を流れに垂直に置いただけでもできる。よって、実施例の日よけが乱流を作りやすいというよりも、減衰させにくいというほうが適切ではないかと思われた。
【０１０６】
一方、穴の大きさに応じて空気の抵抗が決まる。抵抗は、風速に比例する一方で、整流板を通り抜ける際のエネルギー散逸は風速の二乗に比例する。同じ流量でもなるべく均一な風速になるほうがエネルギー散逸が小さいため、流れは均一な流れ方を選択する（つまり、乱れが少なくなる）。図１６に示された結果は、比較例３（パンチ穴日よけ）において、穴の大きさおよび分布が一様であるために、ファンで生じた乱流が整流されてしまっていることを示唆する。
【０１０７】
以上の結果から、乱流を減衰させずに通過させやすいことと、風に対する抵抗が低いことが、実施例において温度が低くなった重要な要因になっていることが示唆される。かかる効果は、実施例の日よけがその内部に多様な大きさの隙間を有するために生じていると考えられる。とすると、実施例のような効果を得るためには、日よけが必ずしもフラクタル構造を有する必要はなく、各日よけ片が複数の三次元的なクラスターをなせばよいこととなる。例えば、複数の日よけ部が隙間を生じるように集まってクラスターをなし、そのクラスターがより大きな隙間を生じるように集まってより大きなクラスターを構成するというように、多数の日よけ部が階層構造をもって分布すればよい。なお、日よけ部は３次元的に分布するから、日よけ部の個数は少なくとも４以上である。本発明において該階層構造の階数は限定されない。かかる構成では、クラスター内部に隙間が存在する一方で、クラスター同士の間により大きな隙間が生じる。例えば、日よけ部を集めて作られた第１のクラスターを平面的に敷き詰めたものを日よけとしてもよい。第１のクラスターを立体的に配列して第２のクラスターとし、この第２のクラスターを日よけとしてもよい。第２のクラスターをさらに集めて高次のクラスターを形成して日よけとしてもよい。なお、日よけ部の分布を考える場合には、日よけ部の中心（幾何学的重心）をそれぞれの日よけ部の位置とする。
【０１０８】
日よけ部が複数の三次元的なクラスターをなす場合、日よけ部が立体的に分布するため、大きな体積の空気に比較的迅速に熱を拡散させることが可能となる。かかる日よけでは、日よけ片を小さくしても日よけ内部にできる最大の隙間の大きさは変わらないため、そのような大きな隙間を通じて乱流（渦）を好適に通過させることができる。さらに、かかる日よけでは、多数の隙間が存在する一方で、隙間の大きさは階層構造をなす。すなわち、大きなものから小さなものまで段階的にかつ互いに連通して隙間が形成される。よって、各日よけ片の熱は、小さな隙間を通過する小さな乱流（渦）により除去され、その熱は大きな隙間を通過する大きな乱流（渦）に取り込まれて、日よけの外部へと迅速に運び去られる。日よけ部が複数の三次元的なクラスターをなすことで、効率よく温度上昇を抑制できる。すなわち、日よけ自体の温度が上昇しにくくなるため、日よけからの赤外放射により被遮蔽物に負荷される熱も少なくなり、結果として被遮蔽物の温度を低く保つことができる。
【０１０９】
日よけとしては少なくとも２次元の射影が面積を有している必要がある（ハウスドルフ次元≧２）。一方で、ハウスドルフ次元が大きくなり過ぎると平面の分布が密になり、風通しが悪くなる。また、位相次元を１とすることで、風の通り道ができる。よって、ハウスドルフ次元がほぼ２であり、位相次元が１である自己相似立体図形に近似した構造を有することで、日よけとしての機能を最適化できる。すなわち、本発明に利用できる自己相似立体図形は、ハウスドルフ次元が２以上であって位相次元が１の図形であればよい。かかる図形はシェルピンスキー四面体に限られず、他にも存在する。日よけの形状をかかる図形に基づいて設計したとしても、同様の効果が得られると推察された。
【０１１０】
（変形例）
本実施形態の日よけはＮ次近似のシェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を有するが、構造物などに固定するための固定部材や、接合点を補強するための補強部材などを備えていてもよいことは言うまでもない。また、日よけ全体がＮ次近似のシェルピンスキー四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状を有する必要は必ずしもなく、その一部に該形状を含んでいてもよい。あるいは、日よけ全体がＮ次近似のシェルピンスキー四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状の一部をなすような形状であってもよい。
【０１１１】
図１の日よけ（単位日よけ）複数個を、第１の方向の無限遠にある点から見たときに遮光面が実質的に隙間および重なり合いが生じないように（各々の単位日よけについて、第１の方向が同じ方向を向くように）第１の方向に垂直な平面上に並べて、一個の日よけ（平面日よけ）として構成してもよい。
【０１１２】
図１８は、本発明の第１実施形態の変形例による日よけの構成の一例を示す平面図である。図１８に示す変形例では、同じ大きさの４個の単位日よけ１３０（図では第２のクラスターからなる日よけ）が、上方の無限遠にある点から見たときに遮光面が実質的に隙間および重なり合いが生じないように水平面上に並べられ、一個の大きな日よけ１４０が構成される。それぞれの単位日よけ１３０がなす最も大きな四面体の辺のうち最も上方の辺１３１は、互いに平行となっている。それぞれの単位日よけ１３０は、図中の点１３２において互いに接している。かかる構成により、高さの低い（厚みの小さい）日よけで大面積を覆うことが可能となる。また、単位日よけ１３０同士は点１３２においてのみ接するため、ある単位日よけと他の単位日よけとの間には大きな隙間が生じ、風通しがさらによくなる。
【０１１３】
図１９は、本発明の第１実施形態の変形例による日よけの構成の一例を示す平面図である。図１９に示す変形例でも、図１８に示す変形例と同様に、同じ大きさの４個の単位日よけ１３０が、上方の無限遠にある点から見たときに遮光面が実質的に隙間および重なり合いが生じないように水平面上に並べられ、一個の大きな日よけ１４１が構成される。一方第２変形例では、第１変形例と異なり、互いに隣接する単位日よけ１３０がなす最も大きな四面体の辺のうち最も上方の辺１３３は、互いに直角をなす。それぞれの単位日よけ１３０は、図中の辺１３４において互いに接している。かかる構成でも、高さの低い（厚みの小さい）日よけで大面積を覆うことが可能となる。さらに、単位日よけ１３０がそれぞれ辺１３４で接する（辺１３４を共有する）ため、辺１３４全体に亘って単位日よけ１３０を接着等することにより、強度を容易に向上させることができる。
【０１１４】
なお、図１８および図１９に示す変形例の日よけにおいて、単位日よけ１３０がなす形状はＮ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状であるが、単位日よけ１３０の大きさやＮの値は任意であり、またいくつの単位日よけ１３０を並べるかも任意である。
【０１１５】
複数の平面日よけを積層して、一個の日よけ（積層日よけ）として構成してもよい。かかる構成では、斜め方向から光が射す場合でも、積層された日よけにより段階的に光を遮蔽できる。すなわち、異なる方向から射す光に対しても充分な遮光性を有することとなる。
【０１１６】
積層日よけにおいて、単位日よけがなす四面体の重心を通り遮光性を有する面がなす角の二等分面上にある直線がそれぞれの平面日よけごとに平行でない向きを向くように（それぞれの平面日よけごとに、完全な遮光性を有する向き（第１の向き）が異なるように）、それぞれの平面日よけを構成する単位日よけが配向されていてもよい。かかる構成では、平面日よけごとに遮光性を有する向きが異なるため、異なる方向からの光をさらに効率よく遮蔽できる。
【０１１７】
本発明の日よけ製造方法において、板材の整形を行うステップと、Ｎ次近似シェルピンスキー四面体の単位四面体を構成する４つの面のうち互いに異なる２つの方向を向く面を全て遮光面に形成した形状へと形状を整えるステップとは必ずしも別々に行れなくてもよい。両方のステップが同時に行われてもよい。プレス機などによる一回のプレスで、一枚の板から日よけが形成されてもよい。かかる製造方法では、本発明の日よけを一枚の板材からさらに容易かつ効率的に製造できる。
【０１１８】
図２０は、重六角錐１５０（六角錐を２つ張り合わせた形状）の斜視図である。図２１は、図２０の重六角錐１５０に対して、８個の頂点および中心点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の重六角錐１５１を結合させた一次近似重六角錐フラクタル１５２を示す図である。図２２は、図２１の一次近似重六角錐フラクタル１５２に対して、一次近似重六角錐フラクタル１５２を取り囲む重六角錐の８個の頂点および中心点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の一次近似重六角錐フラクタル１５３を結合させた二次近似重六角錐フラクタル１５４を示す図である。図２０ないし図２２に示した操作を繰り返して得られた図形は、単位立体図形が重六角錐である有限階近似立体フラクタル図形となる。かかる操作を無限回繰り返して得られる図形（重六角錐フラクタル）は、ハウスドルフ次元が２であり、位相次元が１である自己相似立体図形である。
【０１１９】
図２３は、三角錐柱１６０（三角柱の片方の底面の各辺の中点をとり、もう片方の底面の頂点を結び、その外側を切り落として得られる８面体）の斜視図である。図２４は、図２３の三角錐柱１６０に対して、６個の頂点および大きい底面の３辺それぞれの中点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の三角錐柱１６１を結合させた一次近似三角錐柱フラクタル１６２を示す図である。図２５は、図２４の一次近似三角錐柱フラクタル１６２に対して、一次近似三角錐柱フラクタル１６２を取り囲む三角錐柱の６個の頂点および大きい底面の３辺それぞれの中点の合計９点をそれぞれ固定して、一辺の長さが１／３となるように縮小を行ってできた９個の一次近似三角錐柱フラクタル１６３を９個合わせた二次近似三角錐柱フラクタル１６４を示す図である。図２３ないし図２５に示した操作を繰り返して得られた図形は、単位立体図形が三角錐柱である有限階近似立体フラクタル図形となる。かかる操作を無限回繰り返して得られる図形（三角錐柱フラクタル）は、ハウスドルフ次元が２であり、位相次元が１である自己相似立体図形でる。
【０１２０】
例えば、図２２や図２５に示した立体は、所定の方向から見ると隙間および重なり合いなく単位立体図形（図２２では重六角錐、図２５では三角錐柱）が配列する。図２２の立体では、頂点を共有する６つの面のうち、ひとつ飛ばして隣り合う位置関係にある２面を延長してできる２つの平面の交線の方向（１２方向）から見ると、単位立体図形が隙間および重なり合いなくひし形（単位立体図形の形状によっては正方形となる、以下同じ）をなすように配列する。図２５の立体では、小さい正三角形と接している３つの二等辺三角形の面のうち２面を延長してできる２つの平面の交線の方向（６方向）から見ると、単位立体図形が隙間および重なり合いなくひし形をなすように配列する。これらの形状において、少なくともいずれか一つの軸に沿った方向から見たときに遮光面がひし形に配列するように、各単位立体図形の所定方向の面に遮光面を配設すれば、日よけとして機能することが分かる。別の言い方をすれば、無限遠から見た場合に単位立体図形が実質的に隙間および重なり合いが生じないように見える方向を第１の方向とするとき、単位立体図形の面のうち、少なくともその法線ベクトルが第１の方向を向くベクトルと鋭角をなす面が遮光面となっていればよい。かかる構成によれば、第１の方向からみると遮光面が隙間および重なり合いが生じないように配列することとなり、第１の方向から入射する光に対し完全な隙間のない遮光性を有する。図２２や図２５を見れば明らかなように、それぞれの形状にはさまざまの大きさの隙間が存在する。よって、ある方向からの光を完全に遮蔽しつつ、サイズの異なる乱流を効率よく通過させることができる。かかる形状の日よけでは、実施例の日よけと同様、太陽光から受け取ったエネルギーを効率よく空気へと輸送することが可能になる。
【０１２１】
なお、図２２や図２５のような形状の日よけを製造する場合には、一枚の板材に切れ込みを入れて折り返すという単純な製造方法を採ることは困難である場合もある。かかる場合には、例えばそれぞれが単位立体図形をなすように一個ずつ独立して製造した日よけ片をワイヤーや支柱などで互いに接続することで、所望の形状に配列することができる。
【０１２２】
日よけ片の形状は必ずしも単位立体図形に含まれる所定の面からなる必要はなく、どのような形状であってもよい。例えば、第１の方向から見た形状（第１の方向への射影）が単位立体図形と一致するものであれば、完全な遮光性を実現可能である。
【０１２３】
図２６は、シェルピンスキー四面体に基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を２枚の三角形を合わせた形状とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。図２７は、シェルピンスキー四面体に基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を正方形とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。図中左下の矢印は、それぞれの斜視図において第１の方向（上方）から見た場合の視線の向きを示す。各平面図は、それぞれ対応する斜視図における矢印の方向から見た日よけの形状を示す。
【０１２４】
図２６に示すように、日よけ片の形状を２枚の三角形を合わせた形状とした場合、第１のクラスター１１１が４個集まって、第２のクラスター１１２が形成される。図２７に示すように、日よけ片の形状を正方形とした場合、第１のクラスター４１１が４個集まって、第２のクラスター４１２が形成される。
【０１２５】
図２８は、重六角錐フラクタルに基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を４枚の三角形を合わせた形状とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。図２９は、重六角錐フラクタルに基づいて設計した日よけにおいて、日よけ片の形状を正方形とした場合の各階層のクラスターを示す図であって、（ａ）第１のクラスターの斜視図、（ｂ）第１のクラスターの平面図、（ｃ）第２のクラスターの斜視図、（ｄ）第２のクラスターの平面図、である。図中左下の矢印は、それぞれの斜視図において第１の方向（上方）から見た場合の視線の向きを示す。各平面図は、それぞれ対応する斜視図における矢印の方向から見た日よけの形状を示す。
【０１２６】
図２８に示すように、日よけ片の形状を４枚の三角形を合わせた形状とした場合、第１のクラスター５１１が９個集まって、第２のクラスター５１２が形成される。図２７に示すように、日よけ片の形状を正方形とした場合、第１のクラスター６１１が９個集まって、第２のクラスター６１２が形成される。
【０１２７】
図２６ないし図２９に示すように、日よけ片の形状が異なっていても、第１の方向から見たときの日よけ片の形状（第１の方向への射影）は同じとすることができる。かかる構造としても、完全な遮光性を実現可能である。
【０１２８】
さらに言えば、日よけ片を第１の方向から見た形状（第１の方向への射影）は、必ずしも単位立体図形と一致する必要はなく、日よけ片の方が単位立体図形より大きくてもよいし、日よけ片の方が単位立体図形より小さくてもよい。前者の場合には異なる角度から入射する光に対しても高い遮光性を実現可能できる。後者の場合には完全な遮光性は実現できないが、ある程度の遮光性を実現しつつ、さらに風通しをよくできる。
【０１２９】
本発明の日よけを構成する日よけ片の形状が全ての日よけ片について同一である必要はない。しかしながら、製造や設計の容易性から、全ての日よけ片の形状を同一とすることが好ましい。
【０１３０】
このように、日よけ片の形状は、日よけ片の分布の形状とは原則として無関係である。日よけ片が複数の三次元的なクラスターをなすものであれば、日よけ片の形状はどのようなものであってもよい。
【０１３１】
図２および図３に示すように、日よけ１００では、ある方向から見た場合に日よけ片１０１の間に隙間が見えるが、このように日よけ片１０１の間に隙間が見えることは必ずしも必要ではなく、隙間が曲がっていても（反対側が透けて見えなくても）風が通ればよい。
【０１３２】
（第２実施形態）
図１のように形成された構造体は、単に日よけとしてのみならず、日よけ部を放熱部とした放熱器としても有用である。かかる構成により、効率的な放熱が可能となる。
【０１３３】
放熱器として使用する場合には、構造体（放熱部）そのものを熱伝導性のよい材質（熱伝導材：金属など）で形成すると共に、それぞれの放熱部の間で熱を輸送すべく、接点（単位四面体の頂点）同士を熱伝導手段（ヒートパイプや段面積の大きな金属柱など）で伝熱可能に連結すると好適である。なお、全ての接点を熱伝導手段で連結する必要はなく、一部であってもよい。放熱器全体を一個の四面体とみなした場合の該四面体の各辺に熱伝導手段を通してもよい。あるいは、もう一段階だけ階層が下の（一辺の長さが半分の）四面体の各辺に熱伝導手段を通してもよい。かかる構成により、最も伝熱しにくい接点部分で熱伝導率が向上され、さらに効率的な放熱が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明に係る日よけあるいは放熱器は、効率よく温度上昇を抑制することが可能な日よけあるいは放熱器として有用である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  日よけ
１０１  日よけ片
１１１  第１のクラスター
１１２  第２のクラスター
１１３  第３のクラスター
１２１  第１の隙間
１２２  第２の隙間
１２３  第３の隙間
１２４  第４の隙間
１２５  第５の隙間
１２６  第６の隙間
１２７  第７の隙間
１２８  第８の隙間
１３０  単位日よけ
１３１  辺
１３２  点
１３３  辺
１３４  辺
１４０  日よけ
１４１  日よけ
１５０  重六角錐
１５１  重六角錐
１５２  一次近似重六角錐フラクタル
１５３  一次近似重六角錐フラクタル
１５４  二次近似重六角錐フラクタル
１６０  三角錐柱
１６１  三角錐柱
１６２  一次近似三角錐柱フラクタル
１６３  一次近似三角錐柱フラクタル
１６４  二次近似三角錐柱フラクタル
２００  板材
２１１  １番目の平行四辺形
２１２  ２番目の平行四辺形
２１３  ３番目の平行四辺形
２１４  ４番目の平行四辺形
２２１  １回目の切れ込み
２２２  ２回目の切れ込み
２２３  ３回目の切れ込み
３０１  日よけ
３０２  流路
３０３  ファン
３０４  線香
３０５  スリット光
３０６  デジタルビデオカメラ
３０７  金属板
４１１  第１のクラスター
４１２  第２のクラスター
５１１  第１のクラスター
５１２  第２のクラスター
６１１  第１のクラスター
６１２  第２のクラスター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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