(57)【要約】【課題】散水量が少量の場合であっても、面状体表面を均一に濡らすことができるようにした都市空間冷却のための散水装置を提供する。【解決手段】前記構造物の壁面５または屋根面に散水し、蒸発に伴う潜熱により周辺空気および構造物を冷却するための散水装置であって、構造物の壁面５または屋根面に接触させて、部材長手方向に沿って適宜の間隔で吐水口４を有する導水管を付設するとともに、前記吐水口４を前記導水管３と壁面５との間に形成される水膜７の範囲内に向けて配設する。また、前記吐水口４からの散水は電磁定量ポンプを用い、間欠的に行うようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の壁面または屋根面に散水し、蒸発に伴う潜熱により周辺空気および構造物を冷却するための散水装置であって、
構造物の壁面または屋根面に実質的に接触させて、部材長手方向に沿って適宜の間隔で吐水口を有する導水管を付設するとともに、前記吐水口を、散水によって前記導水管と壁面または屋根面との間に形成される水膜の範囲内に向けて配向したことを特徴とする都市空間冷却のための散水装置。
【請求項２】
前記吐水口からの散水は間欠的に行う請求項１記載の都市空間冷却のための散水装置。
【請求項３】
前記吐水口から間欠的に散水を行うポンプ手段として、電磁定量ポンプを用いる請求項２記載の都市空間冷却のための散水装置。
【請求項４】
前記吐水口は、前記吐水口と構造物の壁面または屋根面との接触点から下方側に前記導水管の中心角度θが22.5°〜33.75°の位置に設けてある請求項１〜３いずれかに記載の都市空間冷却のための散水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物表面に散水を行って蒸発に伴う潜熱により都市のヒートアイランド化を防止する都市空間冷却に係る散水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の鉄筋コンクリート造構造物等の増加により、都市部や建物が密集している地域では、夏期に構造物より放射される熱により気温が上昇するヒートアイランド現象が起こる。その結果、歩行者に相当な体感苦痛を与えたり、冷房装置が過度に用いられることとなり、外部に放出される熱により、さらに周辺気温の上昇を招くという悪循環が生じている。
【０００３】
この問題を解決すべく、例えば下記特許文献１では、図５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とともに、下記特許文献２では、図６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。
【０００４】
しかし、上述の冷却装置のように、単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。
【０００５】
そこで本発明者等は、下記特許文献３において、構造物壁面または屋根面の所定領域に、水膜を保持することのできる親水性の層を形成し、この親水性の層形成領域に水を供給し、蒸発に伴う潜熱により周辺空気および構造物を冷却する都市空間の冷却方法を提案した。さらに、その後に下記特許文献４において、構造物の壁面等の面状体表面を均一に濡らすようにするため、水接触角が１０°以下の親水性表面を有する面状体に、部材長手方向間隔が５cm以下で形成した吐水口を有する導水管を付設し、さらに吐水口から面状体表面までの距離が３cm以下となるように配設し、この吐水口から前記面状体表面に水を供給して、面状体の水濡れ性（濡れ拡がり性）により効率よく空間を冷却する空間冷却方法を提案した。
【特許文献１】実開平６−３２５０３号公報
【特許文献２】特開平６−１５９８８６号公報
【特許文献３】特許第３６５８３２０号公報
【特許文献４】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】
【０００６】
本発明者等は、先の特許文献４の提案以降、さらに試験等を重ねたところ、壁面などの面状体表面への過多な散水では水の無駄使いとなり、一方過少な散水では十分な冷却効果が得られない結果となるため、面状体表面の散水量と蒸発量が同等程度となるように散水することが最も効率的であることを知見した。ところが、上記特許文献４に提案されるように、吐水口と面状体表面とに距離を設けるようにすると、所定の噴射量及び噴射圧が必要となり、跳ね返りによって水滴が落下したり、面状体表面からの蒸発量は散水量よりもかなり少量となるため無駄が多いなどの問題があった。
【０００７】
そこで本発明の主たる課題は、散水量が少量の場合であっても面状体表面を均一に濡らすことができるようにした都市空間冷却のための散水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記構造物の壁面または屋根面に散水し、蒸発に伴う潜熱により周辺空気および構造物を冷却するための散水装置であって、
構造物の壁面または屋根面に実質的に接触させて、部材長手方向に沿って適宜の間隔で吐水口を有する導水管を付設するとともに、前記吐水口を、散水によって前記導水管と壁面または屋根面との間に形成される水膜の範囲内に向けて配向したことを特徴とする都市空間冷却のための散水装置が提供される。
【０００９】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意研究を行った。例えば、図４(A)に示されるように、水を湛えた散水用樋３０と受け板３１とを構造物壁面３２に付設し、不織布等の布状物３３の一方を前記散水用樋３０の水中に含浸し、他方を前記受け板３１に連架して、布状物３３の毛管現象によって散水する方法を検討した。この方法によれば、少量の散水が可能になるものの、散水量の調整が困難であるという問題があった。
【００１０】
また、図４(B)に示されるように、壁面３２から所定距離をおいて広角スプレーノズル３４を取付けた導水管３５を付設して散水する散水方法を検討した。広角スプレーノズル３４を使用することによって、ノズルの設置間隔が広くとれるようになり、全体として少量の散水量でもノズル１箇所当たりの散水量をある程度確保できる点で有効であるが、ノズルのコストが嵩むとともに、広角に散水する効果を発揮するためには壁面３２からの距離を一定距離以上確保する必要があり、供給水が壁面に到達するまでに風の影響を受けるなどの問題があった。
【００１１】
さらに、図４(C)に示されるように、受け板３６を、壁面３２に対して傾斜状に、かつ下端部に隙間部３７を設けて付設し、この受け板３６の上方に所定間隔で吐水口３８を設けた導水管３９を配設して水を供給することにより、前記隙間部３７から均一に散水しようとする散水方法を検討した。この方法によれば、吐水口３８から供給される水が風の影響を受けることなく散水できるようになる点で有効であるが、均一な隙間を形成することが困難な上、隙間が広い部分からのみ散水され、壁面全体を均一に濡らすことができない問題があった。
【００１２】
さらに、図４(D)に示されるように、所定間隔で吐水口４０を設けた導水管４１の下方の壁面３２に、上層傾斜面４２と下層傾斜面４３とを形成するように凸状体４４を配設し、比較的緩やかな上層傾斜面４２で吐水口４０からの水を拡散して壁面３２に散水する方法を検討した。しかしながら、この方法では、表面張力により前記凸状体４４の頂部に水が溜まってしまい、この頂部から直接滴下してしまい、下層傾斜面４３にまで移行しない問題があった。
【００１３】
以上の研究結果の問題点を解決すべく、本発明者等はさらに鋭意研究を行った結果、本発明をするに至った。
【００１４】
上記請求項１記載の本発明では、前記導水管と壁面との間に、表面張力によって形成された水膜の範囲内に吐水口を設けることにより、吐出された水が前記水膜内で拡散した後、構造物壁面や屋根面に伝わるようにしながら流下して行くため、壁面の濡れ拡がり性が向上し、壁面全体を均一に濡らすことができるとともに、風の影響などを受けることなく散水できるようになり、上述の検討により判明した問題点が一挙に解決できるようになる。なお、本発明では導水管を壁面または屋根面に接触させて配設することを原則とするが、導水管と壁面または屋根面との間に水膜を形成し得る範囲であれば若干離間していてもよい。若干の離間があっても、水膜を形成し得る程度であれば本発明の範囲に含むものとする。
【００１５】
請求項２に係る本発明として、前記吐水口からの散水は間欠的に行う請求項１記載の都市空間冷却のための散水装置が提供される。
【００１６】
上記請求項２記載の本発明は、前記吐水口からの散水は間欠的に行うようにしたものである。本発明者等は、当初、散水を連続的に行うように、タンクからヘッド圧で給水したり、連続して送給が行えるタイプのポンプを考えていたが、連続的に給水を行うと、流量を減らすと流速も下がってしまい、少量で壁面全体を濡らすには限界があった。そこで、間欠圧送できるポンプを使用し、散水を間欠的に行うことにより、少量の水でも流速を確保することができ、所定の濡れ拡がり幅を確保することが可能になるため、壁面全体を均一に濡らすことができるようになる。
【００１７】
請求項３に係る本発明として、前記吐水口から間欠的に散水を行うポンプ手段として、電磁定量ポンプを用いる請求項２記載の都市空間冷却のための散水装置が提供される。
【００１８】
上記請求項３記載の本発明では、間欠的に散水を行うポンプ手段として、電磁定量ポンプを用いるものである。電磁定量ポンプは供給量が任意に調整できる点で優れている。
【００１９】
請求項４に係る本発明として、前記吐水口は、前記吐水口と構造物の壁面または屋根面との接触点から下方側に前記導水管の中心角度θが22.5°〜33.75°の位置に設けてある請求項１〜３いずれかに記載の都市空間冷却のための散水装置が提供される。
【００２０】
上記請求項４記載の発明は、前記吐水口の位置を具体的数値で規定したものである。導水管と壁面または屋根面との間に形成される水膜の形成範囲は、導水管の管径、材質、壁面の粗さ等で変化すると思われるが、概ね前記導水管の中心角度θが22.5°〜33.75°の範囲であれば、吐水口の位置は、導水管と壁面または屋根面との間に形成された水膜の範囲内となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳説のとおり本発明によれば、散水量が少量の場合であっても、構造物の壁面や屋根面の表面を均一に濡らすことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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は本発明を適用したビル１の全体斜視図である。図１に示されるように、ビル１の東、西、南側のいずれかまたは複数の壁面には、鉛直方向に配置される送水管２から水平方向に分岐して複数段の、図示例では３段の導水管３、３…が配管され、これら導水管３、３…の部材長手方向に所定の間隔で設けられた吐水口４からビル１の壁面（面状体）５に対して水が供給されるようになっている。
【００２３】
さらに具体的には、ビル１の屋上には貯水タンク１０が設置され、この貯水タンク１０から前記送水管２及び導水管３、３…を通して水が壁面に供給されるようになっている。貯水タンク１０に貯留される水としては、雨水、水道水、井戸水および工業用水などを使用することができるが、資源再利用の点から雨水等を使用するのが望ましい。
【００２４】
雨水を使用する場合には、同図に示されるように、雨水の貯留設備を別途設けるようにする。同図では、地盤面若しくは地下等に雨水貯留タンク１２を設け、ビル１の屋上に降った雨水を縦樋１１、１１により導くとともに、中水等の再利用水を補給水管１３により導き、これらの水を水処理装置１４により浄化した後、揚水ポンプ１５により屋上に配置された前記貯水タンク１０に送水するようにしている。
【００２５】
前記貯水タンク１０に貯留された水は、送水ポンプ６によって、前記送水管２を通って前記導水管３、３…の吐水口４からビル壁面５に供給される。
【００２６】
前記導水管３は、図２に示されるように、壁面５に対して接触点Ｐで実質的に接触させて配設するようにする。これにより、壁面５と導水管３との接触点Ｐの下側に幅狭の入隅部が形成され、この入隅部に水が供給されると、壁面５および導水管３の表面張力によって、導水管３の部材長手方向に均一な水膜７が生じるようになる。本発明では、この水膜７内に散水を行うことにより、散水量が少量の場合であっても、壁面５を均一に濡らすようにしたものである。
【００２７】
前記導水管３には、壁面５に散水するため、部材長手方向に沿って適宜の間隔で吐水口４が形成される。前記吐水口４は、具体的には図２に示されるように、前記水膜７の範囲内に位置するように、導水管３と壁面５との接触点Ｐから下方側に導水管３の中心角度θが22.5°〜33.75°の範囲に設けるようにする。これにより、同図に示されるように、吐水口４からの散水が、前記水膜７内に吐出されるようになり、散水量が少量の場合であっても、水膜内で拡散した後、壁面を伝わるようにしながら流下するため、壁面での濡れ拡がり性がよくなり、効率よく壁面を均一に濡らすことが可能となる。さらに、前記水膜７内に水を供給するようにしているため、風の影響を受けることなく壁面への散水が可能となる。
【００２８】
吐水口４の部材長手方向間隔および口径は、隣接する吐水口４から供給される水によって形成される散水領域同士が重なり合い、均一な散水領域が形成されるように適宜設定する。具体的に例示すれば、前記吐水口４の間隔は１５〜３０mm程度とし、口径は１．０〜１．５mm程度とするのが望ましい。口径が１．０mm未満ではゴミや埃等によって吐水口に目詰まりが生じるようになる。１．５mmを超える場合には散水される水量が多量となり無駄が生じるようになる。
【００２９】
一方、前記ビル壁面５に水が供給されても、日射量が足らない場合には蒸発が促進されない。そのため、図１に示されるように、ビル壁面に当たる日射量を計測する日射計２０およびバルブ制御器２１を配設するとともに、前記送水主管２の途中に制御バルブ２２を設けておき、前記日射計２０による計測値に基づき、前記バルブ制御器２１により前記制御バルブ２２の開度を調整し、水の供給量を制御するのが望ましい。
【００３０】
ところで、吐水口から散水する場合、図３に示されるように、１つの吐水口からの散水により壁面に形成される散水領域の幅である濡れ拡がり幅Ｗは、吐水口の口径を一定とすると、一般に、流速が増加すると広くなる傾向にあることが知られている。しかしながら、本発明の課題のように散水量が少量の場合、吐水口から散水する流速も小さくなるため、壁面に形成される濡れ拡がり幅Ｗが狭くなり、すじ状に流下する問題があった。そこで、本発明では、前記送水ポンプ６として、高精度で間欠送水が可能な電磁定量ポンプが好適に使用される。すなわち、電磁定量ポンプで間欠的に給水することによって、全体として少量の散水量であっても、散水時に吐水口から散水される水の流速を確保することができ、所定の濡れ拡がり幅Ｗが確保され、壁面全体を均一に濡らすことができるようになるものである。ここで、定量ポンプは、ピストンの往復動による押圧作用によって揚液の吸込・吐出しを行い、液体を圧送する往復動型の容積形ポンプである。特に電磁定量ポンプは、前記ピストンの単位時間当たりの往復回数や往復長（ストローク長）の電磁気的な調整が可能であり、少量の流量においても流量調整を高精度で行うことができる点で有効である。
【００３１】
次に、上述の散水装置を使用して壁面５に散水する手順は、まず初期散水として、壁面５の親水性を高めることを目的として、壁面５の全面を濡れた状態にするため、通常時の散水量より比較的大きな流量で散水を行う。その後、壁面５の全面が濡れた状態になったら、初期散水量よりも少ない流量であって、壁面の濡れ性を維持し続けることができる水量として設定された通常散水モードで散水を行うように前記電磁定量ポンプの運転を切り換える。
【実施例】
【００３２】
〔実施例１〕
実施例１では、通常散水時における吐水口４の形成角度θと濡れ拡がり性および散水性との関係を調べた。実験は、壁面５としては光触媒膜を表面に形成した壁面材を用い、この壁面材を垂直（９０°）に立てかけ、導水管３として２０Ａの塩ビ管を配設し、前記導水管３には吐水口４として口径１mmの開口を２０mm間隔で１５個設け、最初に壁面５を濡らした状態で、1.25〜75ml/min（１穴当たり0.083〜5.00ml/min）の範囲内の流量で水を供給し、吐水口４の形成角度θを11.25°、22.5°、28.0°、33.75°、45°とした各ケースにおいて、壁面５における濡れ面の拡がりの状態と、導水管３の下端部から直接水滴が滴下するか否かの状態とを観察した。その結果、表１に示されるように、吐水口４が水膜の形成範囲内となる、吐水口４の形成角度θが22.5°〜33.75°の範囲内において濡れ拡がり性が良好で、導水管３からの直接の水滴垂れが生じずに壁面への散水が可能となることが判明した。なお、流量変化はピストンのストローク回数/分(spm)の変化によって行ったが（上記では１〜60spm）、流量変化によっては濡れ拡がり性に差は出なかった。
【００３３】
【表１】
2007327185.tif 000003
【００３４】
〔実施例２〕
実施例２では、通常散水時（壁面が濡れた状態で全面を濡らした状態を維持するための散水工程）に、壁面全面が濡れ状態に維持可能となる前記電磁定量ポンプの１ストロークによる吐水口１箇所当たりの最低散水量qsを調べた。実験は、吐水口４の形成角度θを28°としたケースにおいて、前記電磁定量ポンプのストローク長を調整することにより、前記散水量qsを0.083ml(ストローク：100％)、0.067ml(ストローク：80％)、0.050ml(ストローク：60％)、0.033ml(ストローク：40％)とした以外は前記実施例１と同様とし、壁面５に形成される濡れ面の拡がり状態を観察した。その結果、表２に示されるように、前記散水量qsが0.083mlにおいては濡れ拡がり性が良好であるが、0.067ml以下ではすじ状となってしまい、壁面が均一に濡れなかった。したがって、通常散水時に、電磁定量ポンプの１ストロークによる吐水口１箇所当たりの最低散水量qsは、0.083ml以上とすることが望ましいことが判明した。
【００３５】
【表２】
2007327185.tif 000004
【００３６】
〔実施例３〕
実施例３では、初期散水時（壁面が乾いた状態から全面を濡らすための散水工程）に、壁面全体を濡れた状態にするために必要な前記散水量qsを調べた。実験は、吐水口４の形成角度θを22.5°とし、前記電磁定量ポンプのストローク長または吐水口４の形成数量を調整することにより、前記散水量qsを0.25、0.31、0.33、0.42mlとした以外は前記実施例１と同様とし、壁面５に形成される濡れ面の拡がりの状態と、導水管３の下端部から直接水滴が滴下するか否かの状態とを観察した。その結果、表３に示されるように、前記散水量qsが0.33ml以下ではすじ状となってしまい、壁面の均一な濡れが確保できず、導水管３からの直接の水滴垂れが生じるのに対し、0.42mlでは濡れ拡がり性が良好で、導水管３からの直接の水滴垂れが生じずに壁面への散水が可能であった。したがって、初期散水時に、電磁定量ポンプの１ストロークによる吐水口１箇所当たりの散水量qsは0.42ml以上とすることが望ましいことが判明した。
【００３７】
【表３】
2007327185.tif 000005
【００３８】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、ビル壁面に対する適用例について詳述したが、本発明は屋根面に対しても同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用したビル１の全体斜視図である。
【図２】導水管３部分の縦断面図である。
【図３】導水管３部分の正面図である。
【図４】本発明がなされるまでに検討した各実験装置を示す図である。
【図５】従来例１に係る冷却装置を示す図である。
【図６】従来例２に係る冷却装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…ビル、２…送水管、３…導水管、４…吐水口、５…壁面、６…送水ポンプ、７…水膜、１０…貯水タンク、１１…縦樋、１２…雨水貯留タンク、１３…補給水管、１４…水処理装置、１５…揚水ポンプ、２０…日射計、２１…バルブ制御器、２２…制御バルブ
【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】
2007327185.tif 000010
【図６】
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