(57)【要約】【課題】水膜形成型の冷暖房負荷の軽減技術において、建物のライフサイクルの生涯に亘って冷暖房負荷を効率よく軽減することができる建物冷却システムを得る。【解決手段】冷却緩衝室１６は、ダブルスキン構造とされており、アウタスキン３６として機能するガラスパネル９４を備えている。また、揚水ポンプ１５６を駆動させることにより、雨水貯水槽１５０に溜めた雨水が散水管１５２から散水され、ガラスパネル９４上に水膜が形成されるようになっている。散水管１５２からの散水量は、日射量、風速、外気温、内気温の検出結果に基づいて制御される。【選択図】図２
2009228233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の表面に散水して水膜を形成する水膜形成手段と、
日射量を検出する日射量検出手段と、
風速を検出する風速検出手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
水膜形成手段、日射量検出手段、風速検出手段、及び外気温検出手段とそれぞれ接続され、各検出手段の検出結果に基づいて水膜の厚さを演算し、その厚さになるように水膜形成手段の水供給量を調節する制御手段と、
を有することを特徴とする建物冷却システム。
【請求項２】
前記建物は、建物本体と当該建物本体の外縁部に隣接して設けられた冷却緩衝室とを備えていると共に、
前記冷却緩衝室は、室内空間と、屋外と室内空間とを隔成すると共に前記水膜形成手段によって表面に水膜が形成されるアウタスキンと、建物本体と室内空間とを隔成するインナスキンと、屋外と室内空間との間で換気する換気手段と、を含んで構成されたダブルスキン構造とされている、
ことを特徴とする請求項１記載の建物冷却システム。
【請求項３】
前記制御手段には、前記建物本体の内気温を検出する内気温検出手段が接続されており、
前記制御手段は、前記水膜形成手段、前記日射量検出手段、前記風速検出手段、前記外気温検出手段、及び前記内気温検出手段の検出結果に基づいて前記水膜形成手段の水供給量を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の建物冷却システム。
【請求項４】
前記建物は、複数の建物ユニットを相互に連結して形成されたユニット建物とされていると共に、
前記冷却緩衝室は、予め工場内で構築されて建築地にて当該ユニット建物と接続されるサブユニットとして構成されている、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の建物冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水膜の蒸発潜熱を利用した建物冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物の生涯に亘るＣＯ２の排出量を削減し、地球環境に対する負荷を軽減するという建築思想が一つの潮流となっている。この観点から、今までに提案された建築物の冷暖房負荷低減技術を検討すると、特許文献１に記載されたような光触媒を利用した水膜を建築物壁面に形成し、その蒸発潜熱で周辺空気及び構造物を冷却するといった技術や、特許文献２に記載されたようなカーテンウォールにダブルスキン構造を適用した技術、特許文献３に記載されたようなダブルスキン構造を一般住宅に取り込んだ技術等が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２０１７２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７０２８号公報
【特許文献３】特開２００６−２９１６６２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、いずれの先行技術も、建築物の生涯に亘って冷暖房負荷を軽減するという観点からは改良の余地がある。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示された技術の場合、日射計を設けて水膜を保持できる水の供給量を調節する制御を取り入れている点で評価できるが、水膜の形成及び維持は日射のみでは制御しきれないため、この点において改良の余地がある。
【０００５】
また、特許文献２に開示された技術の場合、ビルのカーテンウォールに換気によるダブルスキンを適用した構造となっており、カーテンウォールという枠組の中で技術が完結しており、適用範囲が限られている。
【０００６】
さらに、特許文献３に開示された技術の場合、一般住宅にダブルスキン構造を適用しているものの、換気に終始する技術となっている。
【０００７】
上記検討からいえることは、いずれの先行技術も個別の技術の枠を出ないものとなっており、総体的な技術の構築には至っていない。
【０００８】
本発明はこの点に鑑み、水膜形成型の冷暖房負荷の軽減技術において、建物のライフサイクルの生涯に亘って冷暖房負荷を効率よく軽減することができる建物冷却システムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係る建物冷却システムは、建物の表面に散水して水膜を形成する水膜形成手段と、日射量を検出する日射量検出手段と、風速を検出する風速検出手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、水膜形成手段、日射量検出手段、風速検出手段、及び外気温検出手段とそれぞれ接続され、各検出手段の検出結果に基づいて水膜の厚さを演算し、その厚さになるように水膜形成手段の水供給量を調節する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の建物冷却システムにおいて、前記建物は、建物本体と当該建物本体の外縁部に隣接して設けられた冷却緩衝室とを備えていると共に、前記冷却緩衝室は、室内空間と、屋外と室内空間とを隔成すると共に前記水膜形成手段によって表面に水膜が形成されるアウタスキンと、建物本体と室内空間とを隔成するインナスキンと、屋外と室内空間との間で換気する換気手段と、を含んで構成されたダブルスキン構造とされている、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の建物冷却システムにおいて、前記制御手段には、前記建物本体の内気温を検出する内気温検出手段が接続されており、ｍ前記制御手段は、前記水膜形成手段、前記日射量検出手段、前記風速検出手段、前記外気温検出手段、及び前記内気温検出手段の検出結果に基づいて前記水膜形成手段の水供給量を制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の建物冷却システムにおいて、前記建物は、複数の建物ユニットを相互に連結して形成されたユニット建物とされていると共に、前記冷却緩衝室は、予め工場内で構築されて建築地にて当該ユニット建物と接続されるサブユニットとして構成されている、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の本発明に係る建物冷却システムでは、日射量検出手段によって日射量が検出されると共に、風速検出手段によって風速が検出され、更に外気温検出手段によって外気温が検出される。そして、これらの検出手段によって検出された検出結果に基づいて、制御手段によって、建物の表面に形成すべき水膜の厚さが演算され、その厚さになるように水膜形成手段の水供給量が調節される。従って、日射量、風速、外気温といった水膜の蒸発に影響が大きい要素を加味して、その時々に適切な厚さの水膜を建物の表面に形成することができる。このため、その建物が備えている空調装置の冷暖房負荷を効率よく軽減することができる。さらに、この状況を持続させることにより、建物のライフサイクルの生涯に亘って冷暖房負荷を効率よく軽減することができる。
【００１４】
請求項２記載の本発明によれば、建物は建物本体とその外縁部に隣接して設けられた冷却緩衝室とを備えており、更に冷却緩衝室は室内空間、アウタスキン、インナスキン、及び換気手段を含んで構成されたダブルスキン構造とされている。
【００１５】
本発明では、このダブルスキン構造の冷却緩衝室のアウタスキンの表面に水膜形成手段によって水膜を形成するようにしたので、ダブルスキン構造が有する冷暖房負荷軽減効果と、水膜の蒸発潜熱を利用した冷暖房負荷軽減効果とを複合させることができる。
【００１６】
請求項３記載の本発明によれば、内気温検出手段によって検出された建物本体の内気温も加味して水膜の厚さを演算し、水膜形成手段の水供給量を調節するので、より正確に（即ち、より高い精度で）水膜の厚さを管理することができる。このため、水膜形成手段による水供給量の誤差をより小さくすることができる。
【００１７】
請求項４記載の本発明によれば、ユニット建物の建物本体に予め工場内でサブユニットとして構築された冷却緩衝室が建築地にて接続される。つまり、本発明では、冷却緩衝室が、先行技術のカーテンウォールのように建物のパーツとして成立するのではなく、又別の先行技術のように鉄骨軸組構造の架構の一部として成立するのでもなく、ユニット建物のエレメントとして成立させることができる。従って、設計の自由度が高くなり、その分、建物のライフサイクルの生涯に亘る冷却負荷を軽減させる実現性が高くなる。
【００１８】
また、ユニット建物のサブユニットを工場生産する段階で必要な要素をすべて組み込み、建築地ではサブユニットをユニット建物の建物本体に接続する作業だけを行えばよいので、建築地での作業工数が削減される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の本発明に係る建物冷却システムは、水膜形成型の冷暖房負荷軽減技術において、建物のライフサイクルの生涯に亘って冷暖房負荷を効率よく軽減することができるという優れた効果を有する。
【００２０】
請求項２記載の本発明に係る建物冷却システムは、自然環境を利用した二種類の冷暖房負荷軽減機能を備えることができるので、冷暖房負荷軽減効果が倍加するという優れた効果を有する。
【００２１】
請求項３記載の本発明に係る建物冷却システムは、水膜形成手段による水供給量の誤差を小さくすることができ、その分、散水するために要する消費電力を抑えることができ、ひいては冷暖房負荷軽減に寄与することができるという優れた効果を有する。
【００２２】
請求項４記載の本発明に係る建物冷却システムは、ユニット建物のサブユニットとして冷却緩衝室を成立させることができ、これにより「建物のライフサイクルの生涯に亘る冷暖房負荷の軽減」をユニット建物を通して実現することができるという優れた効果を有する。また、建築地で冷却緩衝室を組み上げる場合に比べて、施工時間の短縮及び作業負担の軽減を図ることができるという優れた効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
【００２４】
以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る建物冷却システムの第１実施形態について説明する。
【００２５】
図３には、第１実施形態に係るユニット建物の概略斜視図が示されている。この図に示されるように、ユニット建物１０は、建物本体１２と、この建物本体１２の一壁面に隣接して設けられ建物冷却システム１４の要部を構成する冷却緩衝室１６と、によって構成されている。
【００２６】
建物本体１２は、基礎１８と、基礎１８上に複数の下階側ユニット（一階ユニット）２０を据付けることにより構成された下階側部分（一階部分）２２と、下階側部分２２の上面に複数の上階側ユニット（二階ユニット）２４を据付けることにより構成された上階側部分（二階部分）２６と、上階側部分２６の上面に設けられた図示しない屋根部と、によって構成されている。
【００２７】
冷却緩衝室１６は、基礎１８上に据付けられた複数の下階側緩衝室ユニット（一階緩衝室ユニット）２８と、これらの下階側緩衝室ユニット２８上に据付けられる上階側緩衝室ユニット（二階緩衝室ユニット）３０と、によって構成されている。なお、下階側緩衝室ユニット２８及び上階側緩衝室ユニット３０は、ハーフサイズのユニットとして構成されている。
【００２８】
上記下階側緩衝室ユニット２８及び上階側緩衝室ユニット３０は、下階側ユニット２０及び上階側ユニット２４と同様に、予め工場内で組み立てられている。すなわち、本実施形態では、ユニット建物１０の建物本体１２をメインユニット側とすると、冷却緩衝室１６はサブユニット（ダブルスキンエレメント）として構築する考え方を採っている。
【００２９】
次に、図１及び図２を用いて、冷却緩衝室１６の構造について説明する。
【００３０】
図１には、冷却緩衝室１６の縦断面構造が示されている。また、図２には、単体のサブユニットで冷却緩衝室１６を完結させた場合（即ち、図１及び図３に示されるように冷却緩衝室１６は合計４個のサブユニットで建物本体１２の一壁面全体に設けられているが、これを１個のサブユニットに集約した場合という意味である。）の分解斜視図が示されている。なお、図２を用いて冷却緩衝室１６を説明する際には、下階側緩衝室ユニット２８と上階側緩衝室ユニット３０とを総称する意味で、単に「緩衝室ユニット３２」と称すことにする。
【００３１】
図１に示されるように、冷却緩衝室１６は、室内空間としての緩衝室空間（ダブルスキン空間）３４と、屋外と緩衝室空間３４とを隔成すると共に表面に水膜が形成されるアウタスキン３６と、建物本体１２と緩衝室空間３４とを隔成するインナスキン３８と、換気手段としての給気口４０及び排気口４２と、を備えたダブルスキン構造とされている。なお、給気口４０及び排気口４２は給気口開閉モータ４１（図４参照）及び排気口開閉モータ４３を使った図示しない開閉機構によって開閉可能とされている。
【００３２】
具体的には、図２に示されるように、緩衝室ユニット３２は、平面視でコ字状に形成された躯体フレーム４４を備えている。躯体フレーム４４は、四隅に立設された４本の柱４６と、これらの柱４６の下端部同士を前記一壁面側を除いて連結する長短二種類の床大梁４８、５０と、柱の上端部同士を前記一壁面側を除いて連結する長短二種類の天井大梁５２、５４と、長辺側の天井大梁５２の下方に平行に配置された横桟５６と、によって構成されている。メインユニットである下階側ユニット２０の２本の柱５８の上端部及び下端部には、ジョイントブラケット６０がそれぞれ取り付けられている。これら４箇所に設けられたジョイントブラケット６０を介して、下階側ユニット２０の２本の柱５８と対向する躯体フレーム４４の２本の柱４６が接続されることにより、サブユニットである緩衝室ユニット３２がメインユニットである下階側ユニット２０に連結されている。
【００３３】
上記躯体フレーム４４の床面側には、床ボード６２及び床小梁６４が配設されている。床ボード６２は所定間隔で配設された複数の床小梁６４上に固定されており、床小梁６４が床大梁４８に固定されている。
【００３４】
また、躯体フレーム４４の天井面側には、天井ボード６６及び図示しない天井小梁が配設されている。天井ボード６６は所定間隔で配設された複数の天井小梁上に固定されており、天井小梁が天井大梁５２に固定されている。さらに、天井ボード６６上には、勾配が付けられた断熱材７０、２枚のアスファルトルーフィング７２、塩ビ鋼板７４、ＰＣフレーム７６、軽量土壌７８、及び耐乾性植物８０が、この順に載置されている。なお、塩ビ鋼板７４、ＰＣフレーム７６、軽量土壌７８、及び耐乾性植物８０は、屋上緑化システム８２としてダブルスキン構造の緩衝室ユニット３２に付加した要素である。
【００３５】
また、躯体フレーム４４の妻側の一方の側面側には、勝手口ドア８４、柱カバー８６、梁カバー８８、及び外壁パネル９０が取り付けられている。躯体フレーム４４の妻側の他方の側面側には、柱カバー８６、梁カバー８８、及び側面外壁アッセンブリ９２が取り付けられている。
【００３６】
さらに、躯体フレーム４４の桁側の側面側には、床大梁４８と横桟５６との間にＤ．Ｐ．Ｇ構法、Ｍ．Ｊ．Ｇ．構法等によるガラスパネル９４が取り付けられている。このガラスパネル９４の表面には、光触媒（Ｎｉ０２）が塗布されている。また、天井大梁５２と横桟５６との間には排気口４２が取り付けられており、ガラスパネル９４の下縁側には給気口４０が取り付けられている。さらに、床大梁４８、天井大梁５２、横桟５６には、梁カバー８８が取り付けられている。なお、躯体フレーム４４の桁側の側面を構成するガラスパネル９４の表面に後述する水膜が形成され、アウタスキン３６を構成している。
【００３７】
図１に戻り、下階側ユニット２０のサッシ９５及び上階側ユニット２４のサッシ９６が、冷却緩衝室１６の緩衝室空間３４と建物本体１２の内部空間９８とを隔成するインナスキン３８に相当する。
【００３８】
また、図２に戻り、敷地内には雨水貯水槽１５０が配設されている。雨水貯水槽１５０内には水深計１７６（図４参照）さらに、横桟５６には、所定ピッチで散水孔が形成された散水管１５２が取り付けられている。散水管１５２と雨水貯水槽１５０は給水管１５４で接続されている。給水管１５４の途中には、揚水ポンプ１５６が接続されている。さらに、給水管１５４における揚水ポンプ１５６の上流側には、流路切換バルブ１５８を介して水道本管に接続された分岐管１６０が接続されている。分岐管１６０の途中には、メータ１６２及び乙止水栓１６４が設けられている。なお、通常は雨水貯水槽１５０内に貯水された水を利用して散水管１５２から散水するが、水が貯水されていない場合には水道水を利用して散水管１５２から散水する。上記散水管１５２、流路切換バルブ１５８、雨水貯水槽１５０、給水管１５４、分岐管１６０が、本発明における水膜形成手段に相当する。
【００３９】
次に、本実施形態に係る建物冷却システム１４のシステム構成について説明する。
【００４０】
図４に示されるように、建物冷却システム１４は、制御手段としてのコントローラ１６６を備えている。コントローラ１６６には、入力側として日射量検出手段としての日射計１６８、風速検出手段としての風速計１７０、外気温検出手段としての外気温計１７２、内気温検出手段としての内気温計１７４、及び水深計１７６が接続されている。また、コントローラ１６６には、出力側として流路調整バルブ１５８及び揚水ポンプ１５６が接続されていると共に、給気口開閉モータ４１及び排気口開閉モータ４３が接続されている。
【００４１】
（作用・効果）
【００４２】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００４３】
まず、冷却緩衝室１６単体の作用（制御しなかった場合の作用）について説明する。
【００４４】
この場合、冷却緩衝室１６は、断熱作用をすると共に室内外の空気の温度差を利用した重力換気による自然換気作用をする。
【００４５】
例えば、夏季は、日射によって冷却緩衝室１６内の温度が上昇するが、この場合には給気口４０及び排気口４２を開放させることにより、屋外と緩衝室空間３４との温度差（正確には、空気温度差により生じる空気密度差）を利用した換気がなされる。すなわち、日射によって冷却緩衝室１６内の温められた空気は上昇して排気口４２から排気されると共に、外気が給気口４０から冷却緩衝室１６内に流入される。これにより、冷却緩衝室１６内の自然換気が行われ、建物本体１２の内部空間９８の気温の上昇が抑制される。その結果、建物本体１２の空調負荷が軽減される。
【００４６】
また、冬季は、給気口４０及び排気口４２を閉止して、冷却緩衝室１６内で空気の対流を発生させる。冬季は太陽高度が低下するため、南面の入射熱量が増加し、緩衝室空間３４内の空気温度が上昇（温室効果）し、建物本体１２の内部空間９８に放射される。これにより、建物本体１２の内部空間９８の空気が外気によって冷却されるのを抑えることができる。その結果、建物本体１２の空調負荷が軽減される。
【００４７】
このような自然換気としての使用の仕方に加え、本実施形態では、散水により水膜を形成し、蒸発潜熱による冷却効果を得ることができ、以下に説明する。
【００４８】
図５には、本実施形態に係る建物冷却システム１４の夏季を例にした制御フローが示されている。この図に示されるように、まずステップ１００で、各種検出手段から入力される検出信号に基づいて各々の検出値が取り込まれる。すなわち、日射計１６８の検出値（Ｌ）、風速計１７０の検出値（Ｗ）、外気温計１７２の検出値（Ｔ１）、内気温計１７４の検出値（Ｔ２）、及び水深計１７６の検出値（Ｈ）が取り込まれる。
【００４９】
次に、ステップ１０２〜ステップ１０６で、散水して水膜を形成すべきか否かが判断される。具体的には、ステップ１０２で、気温差δが規定値δ１以上であるか否かが判断される。ステップ１０２で肯定された場合は気温差δが規定値δ１を超えている（気温差が充分に高い）ということなので、夏季であれば外気温Ｔ１に対し、内気温Ｔ２はそれよりも充分に低い状態に冷房されていると考えられる。従って、この場合には、ステップ１００に戻る。一方、ステップ１０２で否定された場合は、気温差δが規定値δ１よりも低く、内気温Ｔ２は外気温Ｔ１とそれほど変わらないということなので、冷却効果を高めたい状況と考えられる。従って、この場合は次のステップ１０４へ移行する。
【００５０】
ステップ１０４では、風速Ｗが規定値Ｗ１以下であるか否かが判断される。ステップ１０４で肯定された場合は風速Ｗが規定値Ｗ１以下である（散水した水が吹き飛ばされるほどの強い風は吹いていない）場合であるので、次のステップ１０６へ移行する。なお、ステップ１０４で否定された場合は散水しても風で水が吹き飛ばされてしまうような場合であるので、散水はせず、ステップ１００に戻る。
【００５１】
ステップ１０６では、日射量Ｌが規定値Ｌ１以下であるか否かが判断される。ステップ１０６で肯定された場合は、曇り等で散水して水膜を形成しても水が効率よく蒸発しないので、散水せず、ステップ１００に戻る。一方、ステップ１０６で否定された場合は、日差しは水膜を蒸発させることが可能な程度に強い場合であるので、次のステップ１０８へ移行し、水膜を形成する段階へ移行する。
【００５２】
このようにまず各種検出手段からの検出値に基づいて散水して水膜を形成すべき環境下にあるかどうかがチェックされる。そして、建物冷却システム１４によって散水制御すべきと判断された場合は、まずステップ１０８で給排気口の開閉状態が調整される。すなわち、給気口開閉モータ４１が駆動されて給気口４０が所定開度開放されると共に、排気口駆動モータ４３が駆動されて排気口４２が所定開度開放される。さらに、ステップ１１０で、アウタスキン３６の表面に形成すべき水膜の最適な厚さｔが演算される。
【００５３】
補足すると、この水膜の厚さｔの求め方には種々のやり方（アプローチの仕方）があるが、ここでは一例として流体力学に基づいてレイノルズ数に依拠した求め方を紹介することにする。
【００５４】
（１）一般に、環状流における水のような非圧縮性流体は、式１で表される。
【００５５】
【数１】
2009228233.tif 000003
但し、ｗ：質量流量〔ｋｇ／ｓｅｃ〕
ρ：流体密度〔ｋｇ／ｍ３〕
Ｑ：体積流量〔ｍ３／ｓｅｃ〕
Ｕ：平均速度（水膜流下速度）〔ｍ／ｓｅｃ〕
Ｓ：断面積（水膜厚さ）〔ｍ２〕
【００５６】
上記から、質量保存の法則により、水膜流下速度と水膜厚さには相関関係があることが解る。
【００５７】
（２）また、Ｎｕｓｅｅｌｔ解析においては、水膜厚さと体積流量との間に、式２の関係を導き出している。
【００５８】
【数２】
2009228233.tif 000004
但し、δ：水膜厚さ〔ｍ〕
ｖ：動粘性係数〔ｍ２／ｓｅｃ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓｅｃ２〕
Ｕ：平均速度（水膜流下速度）〔ｍ／ｓｅｃ〕
Ｓ：断面積（水膜厚さ）〔ｍ２〕
【００５９】
（３）一方、水膜の性状は、レイノルズ数と相関性があり、式３のように表される。
【００６０】
【数３】
2009228233.tif 000005
但し、ｕ：流速〔ｍ／ｓｅｃ〕
μ：粘性係数〔Ｎ・ｓｅｃ／ｍ２〕
【００６１】
（４）また、壁面境界における液体の力の釣り合いを考えると、図６のようになり、このときの壁面単位幅当たりの液膜流量〔ｋｇ／ｓｅｃ〕を求めると、式４のようになる。
【００６２】
【数４】
2009228233.tif 000006
但し、Γ：壁面単位幅当たりの液膜流量〔ｋｇ／ｓｅｃ〕
【００６３】
式３に式４を代入すると、式５が得られる。
【００６４】
【数５】
2009228233.tif 000007
【００６５】
ここで、無次元速度、無次元距離として、ｕ＋、ｙ＋を次式６、次式７のように定義する。
【００６６】
【数６】
2009228233.tif 000008
【００６７】
【数７】
2009228233.tif 000009
【００６８】
一方、図６より、力の釣り合いを考えると、次式８のように表される。
【００６９】
【数８】
2009228233.tif 000010
但し、τｗ：壁面せん断力〔Ｎ／ｍ２〕
τｉ：界面せん断力〔Ｎ／ｍ２〕
【００７０】
さらに、平均液膜厚さ無次元数、界面せん断力無次元数をｙｉ＊、τｉ＊とすると、次式９、次式１０で表される。
【００７１】
【数９】
2009228233.tif 000011
【００７２】
【数１０】
2009228233.tif 000012
【００７３】
式８に式９、式１０を代入すると、次式１１が得られる。
【００７４】
【数１１】
2009228233.tif 000013
【００７５】
さらに、式１１に式５を代入すると、次式１２が得られる。
【００７６】
【数１２】
2009228233.tif 000014
【００７７】
さらに、式１２に式７、式９を代入すると、次式１３が得られる。
【００７８】
【数１３】
2009228233.tif 000015
【００７９】
上記より、レイノルズ数と水膜厚さの関係が得られる。
【００８０】
（５）一方で、伊藤−佐々木実験解によりレイノルズ数と最大水膜厚さ、レイノルズ数と最小水膜厚さの関係が示されており、次式１４〜次式１６で表されている。
【００８１】
【数１４】
2009228233.tif 000016
【００８２】
【数１５】
2009228233.tif 000017
【００８３】
【数１６】
2009228233.tif 000018
【００８４】
（６）以上より、式１３、式１４、式１５、式１６より、ある幅をもったレイノルズ数の領域に対して水膜厚さが収束していることが確認されれば、熱収支上の一定の水膜が形成されたことを確認できることになる（図７参照）。
【００８５】
（７）また、液膜の熱収支を考える場合、液膜厚さと流下速度の相関性を把握する必要があるが、一般的には流れ場は層流と乱流に区別され、前者は流体に働くせん断力は流体粘性摩擦による粘性せん断力が働き、後者は先の粘性せん断力に加え、乱流せん断力が働く状態となる。ここで、流れ場は、層流から乱流に移行することは考え難く、その間に遷移層があると設定したのがカルマンの３層モデルであり、次式１７のように表される（図８参照）。
【００８６】
【数１７】
2009228233.tif 000019
【００８７】
（８）以上から、式１３で表されたレイノルズ数と水膜の厚さの関係は妥当といえる。本実施形態では、このようにしてレイノルズ数の観点から水膜の厚さを求める手法を用いて得られた関係式（式１３）をベースとして、日射計１６８で検出された日射量、風速計１７０で得られた風速、外気温計１７２で得られた外気温、内気温計１７４で得られた内気温を加味して水膜の膜厚を演算する。
【００８８】
図５に戻り、上記の如くして水膜の厚さｔが演算されたら、次にステップ１１２へ移行する。ステップ１１２では、実際に散水して形成される水膜の厚さがステップ１１０で演算した結果に一致するには、散水量Ｑはいくらであるべきかが演算される。水膜の厚さｔが薄ければ、散水量は絞られ、逆に水膜の厚さｔが厚ければ、散水量は増加される。ここまでのプロセスで、その環境下において最適な厚さの水膜を形成するには、散水量、つまりこの実施形態では、揚水ポンプ１５６の出力が決定される。
【００８９】
次に、ステップ１１４で、水深計１７６による検出値Ｈから雨水貯水槽１５０に雨水が所定量以上貯水されているか否かが判断される。ステップ１１４で肯定された場合は、雨水貯水槽１５０には、アウタスキン３６に散水できる程度に雨水が貯水されている場合であるから、後述するステップ１１８へ移行する。なお、このときの流路切換バルブ１５８は開放状態である。すなわち、流路切換バルブ１５８は初期状態では開放状態とされている。流路切換バルブ１５８が開放された状態では、揚水ポンプ１５６と雨水貯水槽１５０とが給水間１５４によって連結されかつ送給可能な状態にある。一方、ステップ１１４で否定された場合は、雨水貯水槽１５０には散水できる程度に雨水が溜まっていない状態であるので、ステップ１１６へ移行し、流路切換バルブ１５８が開放状態から閉止状態に切り換えられる。流路切換バルブ１５８が閉止されると、揚水ポンプ１５６と水道本管とが接続された状態とされる。
【００９０】
給水経路が選択された後、ステップ１１８に移行し、揚水ポンプ１５６が演算結果に基づいた所定の出力で駆動される。なお、「演算結果に基づいた所定の出力」というのは、散水管１５２からの散水量がステップ１１０で演算した散水量Ｑになる出力という意味である。
【００９１】
こうして散水管１５２からステップ１００で取り込んだ検出値の環境下において水膜の厚さが最適な厚さｔになるように調整された状態で散水される。散水された水はアウタスキン３６に相当する光触媒が塗布されたガラスパネル９４上を流れ、設定された厚さｔの水膜が形成される。アウタスキン３６のガラスパネル９４の表面には光触媒が塗布されているため、親水性がよく、散水された水が水滴にならずに薄い膜状に延びていく。その水膜の水は日射によって蒸発され、そのときの蒸発潜熱によって冷却緩衝室１６の緩衝室空間３４が冷却される。冷却された緩衝室空間３４はインナスキン３８に相当するサッシ９５を介して建物本体１２内の内部空間９８を冷却する。こうして、建物本体１２の内部空間９８の内気温Ｔ２が徐々に下がり、冷房効果が得られる。換言すれば、建物本体１２内に設置されたエアコンによる冷房効果が助勢される。これにより、建物本体１２の冷却負荷が軽減され、その分、エアコンの設定温度を上げ若しくはエアコンの出力を下げることができ、或いはエアコンの作動時間を短縮することができる。その結果、当該ユニット建物１０の生涯に亘るＣＯ２の排出量（ＬＣＯ２）を削減することができる。
【００９２】
その後、ステップ１２０へ移行し、再び気温差δが規定値δ１以上か否かが判断される。ステップ１２０で肯定された場合は、充分な気温差が生じたことになるので、ステップ１２２に移行して揚水ポンプ１５６を停止させて終了する。一方、ステップ１２０で否定された場合は、まだ充分な気温差が生じていないので、運転を継続すべく、ステップ１００に戻る。
【００９３】
このように本実施形態に係る建物冷却システム１４では、建物本体１２に隣接して冷却緩衝室１６を設けると共に、散水管１５２から散水してガラスパネル９４上に水膜を形成し、その際に、日射計１６８、風速計１７０、外気温計１７２によって検出された検出結果に基づいて、コントローラ１６６によってその状況下における最適な水膜の厚さが演算され、その厚さになるように、散水管１５２からの散水量が調節されるようにしたので、日射量、風速、外気温といった水膜の蒸発に影響が大きい要素を加味して、その時々に適切な厚さの水膜を建物の表面に形成することができる。このため、そのユニット建物１０が備えている冷暖房負荷を効率よく軽減することができる。さらに、この状況を持続させることにより、ユニット建物１０のライフサイクルの生涯に亘って冷暖房負荷を効率よく軽減することができる。
【００９４】
また、本実施形態では、冷却緩衝室１６をダブルスキン構造にした上で建物冷却システム１４を付加したので、ダブルスキン構造が有する冷暖房負荷軽減効果と、水膜の蒸発潜熱を利用した冷暖房負荷軽減効果とを複合させることができる。すなわち、本実施形態によれば、自然環境を利用した二種類の冷暖房負荷軽減機能を備えることができるので、冷暖房負荷軽減効果が倍加する。
【００９５】
さらに、本実施形態では、内気温計１７４を設置して建物本体１２の内部空間９８の内気温も加味して水膜の厚さを演算し、散水管１５２からの散水量を調節するので、より正確に（即ち、より高い精度で）水膜の厚さを管理することができる。このため、散水管１５２による水供給量の誤差をより小さくすることができ、その分、散水するために要する消費電力を抑えることができ、ひいては冷暖房負荷軽減に寄与することができる。
【００９６】
また、本実施形態では、ユニット建物１０の建物本体１２に予め工場内でサブユニットとして構築された冷却緩衝室１６が建築地にて接続される。つまり、本実施形態では、冷却緩衝室１６が、先行技術のカーテンウォールのように建物のパーツとして成立するのではなく、又別の先行技術のように鉄骨軸組構造の架構の一部として成立するのでもなく、ユニット建物１０のエレメントとして成立させることができる。従って、設計の自由度が高くなり、その分、ユニット建物１０のライフサイクルの生涯に亘る冷却負荷を軽減させる実現性が高くなる。つまり、本実施形態によれば、「建物のライフサイクルの生涯に亘る冷暖房負荷の軽減」をユニット建物１０を通して実現することができる。
【００９７】
さらに、ユニット建物１０のサブユニットを工場生産する段階で必要な要素をすべて組み込み、建築地ではサブユニットである冷却緩衝室１６をユニット建物１０の建物本体１２に接続する作業だけを行えばよいので、建築地での作業工数が削減される。その結果、建築地で冷却緩衝室１６を組み上げる場合に比べて、施工時間の短縮及び作業負担の軽減を図ることができる。
【００９８】
〔第２実施形態〕
【００９９】
以下、図９を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【０１００】
図９に示されるように、この第２実施形態では、給水管１５４を散水管１５２に接続するだけでなく、屋上緑化システム８２にも接続した点に特徴がある。具体的には、軽量土壌７８とＰＣフレーム７６との間には屋上散水管１８０が介装されている。屋上散水管１８０は軽量土壌７８と同程度の大きさの升目状の管体として構成されている。この屋上散水管１８０の短辺側と給水管１５４とが給水延長管１８２で接続されている。
【０１０１】
（作用・効果）
【０１０２】
上記構成によれば、揚水ポンプ１５６を駆動させると、一部の水は散水管１５２に供給されてガラスパネル９４上に水膜を形成するために用いられ、残りの水は給水延長管１８２を通って屋上散水管１８０に供給される。これにより、屋上散水管１８０から軽量土壌７８に水が供給され、耐乾性植物８０に水を与えると共に、太陽の日射熱で冷却緩衝室１６が温められるのを抑制する効果が得られる。
【０１０３】
〔実施形態の補足説明〕
【０１０４】
（１）上述した実施形態では、冷却緩衝室１６の側面であるガラスパネル９４上に散水して水膜を形成することとしたが、これに限らず、冷却緩衝室１６の屋上緑化システム８２を廃止した場合には、冷却緩衝室１６の屋根面に散水して水膜を形成するようにしてもよい。
【０１０５】
（２）上述した実施形態では、冷却緩衝室１６をダブルスキン構造にしたが、請求項１記載の本発明には、ダブルスキン構造を備えていないものも含まれる。
【０１０６】
（３）上述した実施形態では、ガラスパネル９４の表面に光触媒を塗布したが、本発明との関係では光触媒は必ずしも必要ではなく、水膜が形成されるのであれば、省略してもよいし、他の手法を適用してもよい。
【０１０７】
（４）上述した実施形態では、水膜形成手段の一部として散水管１５２を用いたが、これに限らず、散水管１５２以外の構成を用いてもよい。
【０１０８】
（５）上述した実施形態では、コントローラ１６６で揚水ポンプ１５６の出力を制御することで散水管１５２への水供給量を調整する構成を採ったが、これに限らず、他の調整の仕方をしてもよい。例えば、給水管１５４における揚水ポンプ１５６の下流側（散水管１５２側）に流路変更バルブを設け、この流路変更バルブから雨水貯水槽へのリターン配管を接続し、コントローラで当該流路変更バルブの開度を調整するようにしてもよい。この場合、散水時、揚水ポンプは常に一定出力で駆動されることとなり、散水管への水供給量を絞る際には、コントローラによって流路変更バルブの開度が全閉から所定開度開放され、開度に応じて水がリターン管から雨水貯水槽へ戻される制御となる。
【０１０９】
（６）上述した実施形態では、ユニット建物１０に対して本発明を適用したが、これに限らず、ユニット建物以外の建物に対して本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】第１実施形態に係る建物冷却システムを示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係る建物冷却システムの冷却緩衝室の分解斜視図である。
【図３】図１及び図２に示される建物冷却システムが適用されたユニット建物の概略斜視図である。
【図４】建物冷却システムのブロック図である。
【図５】制御フローを示すフローチャートである。
【図６】壁面境界における液体の力の釣り合いを示す説明図である。
【図７】レイノルズ数と水膜の厚さの関係を示すグラフである。
【図８】カルマンの３層モデルを示すグラフである。
【図９】第２実施形態に係る冷却緩衝室の分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０      ユニット建物
１２      建物本体
１４      建物冷却システム
１６      冷却緩衝室
２８      下階側緩衝室ユニット
３０      上階側緩衝室ユニット
３２      緩衝室ユニット
３４      緩衝室空間（室内空間）
３６      アウタスキン
３８      インナスキン
４０      給気口（換気手段）
４２      排気口（換気手段）
９４      ガラスパネル（アウタスキン）
９５      サッシ（インナスキン）
９６      サッシ（インナスキン）
９８      内部空間
１５０    雨水貯水槽（水膜形成手段）
１５２    散水管（水膜形成手段）
１５４    給水管（水膜形成手段）
１５６    揚水ポンプ（水膜形成手段）
１５８    流路切換バルブ（水膜形成手段）
１６０    分岐管（水膜形成手段）
１６６    コントローラ（制御手段）
１６８    日射計（日射量検出手段）
１７０    風速計（風速検出手段）
１７２    外気温計（外気温検出手段）
１７４    内気温計（内気温検出手段）
【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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