(57)【要約】【課題】屋根全体を効率よく冷却することが可能な屋根冷却システムを提供する。【解決手段】建物２の屋根３に配設され、霧状の水を吐出する噴霧ノズル６と、その噴霧ノズル６に高電圧を印加し、噴霧ノズル６から吐出する霧状の水を帯電させる高圧電源とを具備し、噴霧ノズル６から吐出された水の粒子を屋根３の表面に引付ける。また、屋根３の上面には、屋根３の表面に付着した水を滞留させる滞留部材１７が敷設されており、屋根３の勾配によって水が直ぐに流れ落ちることを阻止することで、蒸発潜熱による冷却効果を高める。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋根面上に配設され、霧状の水を吐出する噴霧ノズルと、
該噴霧ノズルに高電圧を印加し、前記噴霧ノズルから吐出する霧状の水を帯電させる帯電手段と
を具備することを特徴とする屋根冷却システム。
【請求項２】
前記建物の屋根は、導電体からなり、地面に対しアースされていることを特徴とする請求項１に記載の屋根冷却システム。
【請求項３】
前記建物の屋根面上に敷設され、屋根の表面に付着した水を滞留させる滞留部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の屋根冷却システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、屋根冷却システムに関するものであり、特に、水の顕熱及び蒸発潜熱を利用して屋根を冷却する屋根冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物の屋根は、日射の影響によって温度が大きく上昇する場合がある。特に、工場や体育館等、屋根材が金属製である建物においては、夏場、屋根の表面温度が極めて高温となり、ひいてはその輻射熱により建物の内部空間が加熱され、冷房負荷が大きくなっている。また、都市部では、屋根材から放射される熱によって建物周辺の温度が上昇し、ヒートアイランド現象を助長させている。
【０００３】
このような事態を緩和する手段として、建物の屋根に散水手段を設け、屋根に沿って（屋根の勾配を利用して）水を流すことで、屋根材を冷却するシステムが知られている。具体的に、特許文献１に示すシステムでは、屋根面の温度が４０度を超えたとき、散水手段によって水を撒き、屋根の温度を外気温以下に下げるようにしている。
【０００４】
ところが、この種の冷却システムでは、散水した水が屋根の勾配に沿って速やかに流れ落ちるため、屋根材を効果的に冷却するには、多量の水を散布しなければならず、水代が嵩むという欠点を有していた。なお、流れ落ちた水を回収し、再び散水用として使用するシステム（すなわち冷却用水を循環させるシステム）も提案されているが、これによれば大容量の循環装置が必要となり、大掛かりで高価なものとなってしまう。
【０００５】
一方、特許文献２に示すように、霧状の水を吐出する噴霧ノズルを備え、ビルの壁面等、構造物の表面に対し霧状の水を吹付けることで、表面温度を低下させるシステムも提案されている。これによれば、構造物の表面が湿った状態となり、水の顕熱（水の状態を変えずに、温度を変化させるために費やされる熱量）だけではなく、蒸発による潜熱（水が蒸発するとき、温度の変化を伴わないで吸収される熱量）によっても、構造物の表面を冷却することが可能となる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような噴霧ノズルを用いても、屋根全体を効率的に冷却することは困難であった。なぜなら、限られた数の噴霧ノズルで屋根の表面全体を湿らせる（水を吹付ける）には、遠方まで届くように、上方または斜め上方に向かって吐出させることが好ましいが、これによれば水の粒子が飛散しやすくなり、屋根の表面全体に対し均一に吹付けることが困難となるからである。特に、風が強い場合には、吐出された水の粒子が風で流され、一部分に偏って吹付けられたり、屋根材に付着することなく大気中に放散したりし、屋根の冷却効果が大幅に低減するという問題が生じていた。
【０００７】
そこで、本考案は、上記の実状に鑑み、屋根全体を効率よく冷却することが可能な屋根冷却システムの提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案にかかる屋根冷却システムは、
「建物の屋根面上に配設され、霧状の水を吐出する噴霧ノズルと、
該噴霧ノズルに高電圧を印加し、前記噴霧ノズルから吐出する霧状の水を帯電させる帯電手段と
を具備する」
ことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、屋根面上に配設される「噴霧ノズル」の数は、一本でも複数本でもよいが、複数本設ける場合には、所定の間隔で配置することが好ましい。また、噴霧ノズルによる水の噴霧は、常時（連続して）行うようにしてもよいが、所定のタイミングで断続的に行うようにしてもよく、さらには屋根面の温度を検出し、所定温度よりも高い場合にのみ行うようにしてもよい。
【００１０】
本考案によれば、建物の屋根面上に配設された噴霧ノズルから霧状の水が吐出される。これにより、屋根の表面が湿った状態または濡れた状態となり、水の顕熱によって屋根の表面温度が低下する。また、屋根の表面に付着した水は、屋根の熱によって蒸発することから、その際発生する潜熱によっても、屋根の表面から熱を奪うこと、すなわち屋根の表面を冷却することが可能となる。
【００１１】
特に、噴霧ノズルから吐出する霧状の水は、帯電手段（すなわち高圧電源）によって帯電されるため、吐出された水の粒子は、屋根の表面に引付けられる。このため、水の粒子の飛散が抑制され、水の粒子を屋根の表面全体に対し満遍なく吹付けることが可能となる。したがって、水の顕熱及び蒸発潜熱による冷却効果を高め、屋根全体を効率よく冷却することが可能となる。
【００１２】
本考案にかかる屋根冷却システムにおいて、「前記建物の屋根は、導電体からなり、地面に対しアースされている」構成としてもよい。
【００１３】
これによれば、屋根全体が地面と同電位となる。つまり、噴霧ノズルと屋根との間に高電圧が印加された状態となる。このため、帯電された水の粒子に対し、確実に吸引力を生じさせることが可能となる。
【００１４】
また、本考案にかかる屋根冷却システムにおいて、「前記建物の屋根面上に敷設され、屋根の表面に付着した水を滞留させる滞留部材をさらに備える」ようにしてもよい。
【００１５】
ここで、「滞留部材」としては、屋根の表面に付着した水が、屋根の勾配に沿って流れ落ちないように制限するもの（流れ難くするもの）であればよく、流れを確実に阻止する作用まで要求されるものではない。具体的には、人工芝（合成繊維製のマット）のように、複数の突起部によって屋根の表面に凹凸を形成し、水の流れを抑制するもの、または保水性セラミックのように、屋根上の水分を吸収・保持するもの、を挙げることができる。
【００１６】
ところで、噴霧ノズルから吐出される水の水量は多ければ多いほど、水の顕熱による冷却効果を高めることが可能となる。しかしながら、屋根に付着する水の粒子が多くなりすぎると、屋根の勾配に沿って流れ落ち易くなるため、付着した水を蒸発潜熱に寄与させることが困難となる。
【００１７】
これに対し、本考案では、建物の屋根面上に滞留部材が敷設されているため、付着した水が流れ落ちることを抑制し、蒸発潜熱に寄与させることが可能になる。したがって、顕熱及び蒸発潜熱による冷却効果を一層高めることが可能となる。
【考案の効果】
【００１８】
このように、本考案の屋根冷却システムによれば、噴霧ノズルから吐出された水の粒子を、屋根の表面に対し満遍なく且つ効率よく付着させることができる。したがって、水の顕熱及び蒸発潜熱による冷却効果を高め、屋根全体を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の屋根冷却システムにおける噴霧装置の概念図である。
【図２】屋根冷却システムにおける電気的な構成を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態の屋根冷却システムについて、図１及び図２に基づき説明する。図１に示すように、本例の屋根冷却システム１は、建物２の屋根３に配設される噴霧装置５を備えている。本例の屋根３は、導電性を有する銅板等を屋根材とした金属製の屋根、所謂「金属屋根」であり、接地線Ａ１を介して地面Ｅにアースされている。なお、図示しないが、屋根材の裏面には、ガラス繊維シートや発泡ポリエチレンシートが貼り付けられている。
【００２１】
噴霧装置５は、冷却用水として霧状の水（ミスト）を噴霧するものであり、建物２の屋根３上に配設された複数の噴霧ノズル６と、夫々の噴霧ノズル６に接続された給水管７と、給水管７を介して噴霧ノズル６に水を圧送するポンプ８とを備えて構成されている。複数の噴霧ノズル６の配置は特に限定されるものではないが、本例では、等間隔で一列に配置されたノズル群が、屋根３の頂上部分と屋根３の中段部分とに配設されている。また、各噴霧ノズル６は、先端部分（噴霧口）が上方または斜め上方を向くように設置されており、複数の噴霧ノズル６から一斉にミストを吐出することにより、屋根３の表面全体に亘って水を吹き付けることが可能になっている。
【００２２】
噴霧ノズル６は、噴霧口（図示しない）を備えており、冷却用水を外部に吐出する際、微細な水の粒子（例えば平均粒子径が１００μｍ以下の粒子）を生成する。また、図２に示すように、噴霧ノズル６には、電圧が印加される電圧印加部６ａが設けられており、高圧電源１０のマイナス極が電線１１を介して接続されている。なお、高圧電源１０のプラス極は接地線Ａ２を介して地面Ｅに接地されている。このように噴霧ノズル６に高電圧が印加されると、噴霧ノズル６から吐出する水の粒子がマイナス側に帯電し、静電気力によって微細なミスト（水滴を含む）に分裂するとともに、導電体である屋根３に向かって引き寄せることが可能になる。なお、この種の噴霧ノズル６は、静電塗装または植物への薬液散布の分野で用いられているものであるため、ここでは詳細な説明を省略するが、噴霧口から噴霧されるミストの拡散範囲を囲繞するよう配された環状電極（図示しない）を備えており、高圧電源１０から電圧印加部６ａに高電圧が印加されると、環状電極によって、噴霧口から噴霧されるミストが帯電されるようになっている。ここで、高圧電源１０が本考案の帯電手段に相当する。
【００２３】
また、本例の屋根冷却システム１では、図１に示すように、屋根３の表面温度を検出する温度センサ１６と、屋根３の表面に付着した水を滞留させる滞留部材１７と、をさらに備えている。滞留部材１７は、人工芝のような合成繊維製のマットから構成されており、屋根３の表面全体に亘って敷設されるとともに、屋根３の表面に凹凸を形成することで、屋根３の勾配に沿って水が流れることを抑制している。また、この滞留部材１７の基台は網状に形成されており、上下方向に貫通した複数の開口部（図示しない）を通して、屋根３の表面が露出されるとともに、屋根３上に滞留した水が蒸発するようになっている。なお、滞留部材１７が風で飛ばされたり雨水で流されたりしないように、滞留部材１７を屋根３に固定することが好ましい。滞留部材１７を固定する方法としては、滞留部材１７を接着剤で屋根３に接着する、または滞留部材１７全体を網状の押え部材で覆う等、を挙げることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、屋根冷却システム１には、制御装置１８が設けられている。制御装置１８は、演算及び制御を行う中央情報処理装置（ＣＰＵ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなる記憶装置とを備えており、予め入力されたプログラムに従って、一連の冷却処理を行う。制御装置１８の入力側には、運転の開始及び停止を指示する運転スイッチ等の操作スイッチ１９と、屋根３に取付けられた温度センサ１６とが接続され、一方、制御装置１８の出力側には、高圧電源１０及びポンプ８が接続されており、操作スイッチ１９及び温度センサ１６からの信号に基づき、高圧電源１０及びポンプ８を駆動制御するようになっている。
【００２５】
次に、屋根冷却システム１の作用及び効果について説明する。温度センサ１６によって検出される屋根３の表面温度が所定温度（例えば４０℃）以上になると、制御装置１８は、ポンプ８を駆動するとともに、高圧電源１０を作動させる。ポンプ８の駆動により、各噴霧ノズル６に冷却用水が圧送され、屋根３上に配置された全ての噴霧ノズル６からミストが吐出される。これにより、屋根３の表面が湿った状態または濡れた状態となり、水の顕熱によって屋根３の表面温度が低下する。また、屋根３の表面に付着した水は、屋根３の熱によって蒸発することから、その際発生する潜熱によっても、屋根３の表面から熱を奪うこと、すなわち屋根３の表面を冷却することが可能となる。
【００２６】
また、高圧電源１０の作動により、噴霧ノズル６と導電体である屋根３との間に高電圧が加えられ、噴霧ノズル６から吐出する水の粒子が、マイナス側に帯電される。このため、噴射した水の粒子は、屋根３の表面に引付けられるようになる。つまり、水の粒子の飛散が抑制され、水の粒子を屋根３の表面全体に対し満遍なく吹付けることが可能となる。
【００２７】
また、本例では、屋根３上に滞留部材１７が敷設されているため、屋根３に付着する水の粒子が多くなっても、付着した水が屋根３の勾配に沿って流れ落ちることを抑制し、ひいては、滞留された水を蒸発潜熱に寄与させることが可能になる。
【００２８】
なお、制御装置１８は、所定時間毎にポンプ８及び高圧電源１０を一旦停止させるとともに、その後、一定時間（例えば１時間）経過しても、屋根３の表面温度が所定温度（例えば４０℃）を越えない場合には、日射の影響による温度上昇が解消されたものとみなし、冷却運転処理を自動的に停止する。
【００２９】
このように、本例の屋根冷却システム１によれば、噴霧ノズル６から吐出された水の粒子を、屋根３の表面に対し満遍なく且つ効率よく付着させることができるため、水の顕熱及び蒸発潜熱による冷却効果を高め、屋根３全体を効率よく冷却することができる。また、これに伴い、屋根３の輻射熱による建物２の内部空間の加熱を抑え、冷房負荷を大幅に軽減することができる。
【００３０】
以上、本考案について好適な実施形態を挙げて説明したが、本考案はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本考案の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３１】
すなわち、上記実施形態では、屋根冷却システム１を、導電体の屋根３に適用する場合を示したが、スレートや瓦等、非導電体の屋根材からなる屋根、あるいはコンクリート製の屋根に適用することも可能である。この場合には、屋根の上に導電体のマット（図示しない）を敷設することにより、帯電された水の粒子を吸引することが可能となる。
【００３２】
また、上記実施形態では、滞留部材１７として、合成繊維製のマットを例示したが、屋根３の勾配に沿って水が流れることを抑制できるものであれば、他の素材から構成してもよい。また、屋根上の水分を吸収及び保持できるもの、例えば保水性セラミックを用いることも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、噴霧ノズル６から噴霧されるミストの噴射圧力を一定とするものと示したが、給水管７に流量制御弁を介在し、制御装置１８によって流量制御弁を制御することにより、ミストの噴射圧力及び吐出流量を、所定のタイミングで切り替えるようにしてもよい。これによれば、ミストの到達位置が定期的に変化するため、比較的少ない数の噴霧ノズル６でも、屋根３全体にミストを吹き付けることが可能になる。なお、噴霧ノズル６の噴霧方向を定期的に変化させる機構を備えれば、さらに広い領域に亘ってミストを噴霧することが可能である。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、屋根３の表面温度が所定温度よりも高い場合に、ポンプ８及び高圧電源１０を起動させるものを示したが、屋根３の表面温度に拘わらず、使用者の運転指示に基づき連続的に動作させるようにしてもよい。これによれば、温度センサ１６が不要になるとともに、制御装置１８における冷却運転処理が簡素化されるため、安価に構成することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  屋根冷却システム
２  建物
３  屋根
６  噴霧ノズル
１０  高圧電源（帯電手段）
１７  滞留部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開２０００−２９７５０２号公報
【特許文献２】特開平６−１５９８８６号公報
【図１】
0003163250.tif 000003
【図２】
0003163250.tif 000004