(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体透過性を備えているが液体の通過を阻止する性質を持つ基材と、この基材の上部に設置された吸液素材からなり、当該吸液素材は、液体含有保有量が少なく、流下する液体の一部を吸収し残りの部分が表面を滑る露出した液体の流れを形成する任意の幅の主要流下経路と、前記基材の上部にあって、この主要流下経路の側部に位置し、主要流下経路に比べて液体含浸保有量の大きな副流下経路とを有し、これら主要流下経路と副流下経路に沿った液体の流れを形成する一方で、流速の違いにより主要流下経路の流れを拘束するようにした液体の流下案内部材。
【請求項２】
請求項１に記載された液体の流下案内部材において、前記流下案内部材は円筒を形成するようにして用いられる液体の流下案内部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、融雪／冷却／集熱／放熱／蒸発等の目的で使用する、液体を管理された状態で規正流下させるための流下案内部材に関する。液体の種類には、水、地下水、河川水、海水、排液、水耕栽培溶液等が含まれる。
本発明に係る流下案内部材を、例えば、鉄板製の屋根や壁面、熱交換金属板や膜構造体の表面にはり付けて使用すれば、冬期には屋根の除雪または融雪を行うことができ、夏期には太陽熱の集熱を行うことができ、また冷水を流せば屋根や壁面を冷却することができる。
【０００２】
【従来の技術】
シートの表面に疎液性部分と親液性部分をすじ状に交互に設けて液体の流れを規正する流下経路並列一体構造の流下規正シートは周知となっている。
【０００３】
こうした接着テープ状の流下案内部材の課題は、第１に、過酷な条件下での使用および特殊な使用条件の要求される場合を含めて、如何にして耐久性に優れた信頼性ある商品を製造するか、第２に、被接着面の傾斜精度および部材そのものの姿勢の良否により液体の拘束性能が大きく影響されることである。第３に、屋外で使用する場合、例えば、融雪部材として使用するケースでは、風の影響を受けて液体が部材の流下経路からそれてしまうことが挙げられる。本発明の技術問題解決の対象は、前述した第２と第３の課題に対してのものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、流下案内部材を瓦棒鉄板屋根にはり付ける場合、鉄板の屋根面そのものに凹凸があり、下地に断熱層を付設したものでは、工事に伴う作業者の歩行により、屋根面の凹凸状態は断熱層のないものに比べて顕著に認められる。従って、こうした平面精度に劣る屋根に流下案内部材をはり付けた場合、流下案内部材の液体に対する拘束性能が低下し、流下する液体の勢いにより局部的な短絡が起きて規正効果が失われる。実験段階では通常見られる程度の凹凸面に対しては流下規正状態は良好であったが、実際の既設屋根の塗装面は相当に劣化の進行したものも多く見受けられるため、現場での流下案内部材付設工事には厳重な品質管理が要求される。屋根に設置した接着流下案内部材は風の影響を受け易く、強風に晒された場合、液体は流下経路から外れて流れる傾向を見せるようになる。外気温が低くければ、経路から外れた液体は比較的簡単に凍結してしまう。
本発明の目的は、被接着面の状態の良否および風の影響により性能が大幅に低下したり使用が制約されることがなく、常に安定した拘束流下を実現できる気体透過性兼防水性能を備えた液体の流下案内部材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前述した課題を解決するため、気体透過性を備えているが液体の通過を阻止する性質を持つ基材と、この基材の上部に設置された吸液素材から流下案内部材を構成し、吸液素材には、液体含有保有量が少なく、流下する液体の一部を吸収し残りの部分が表面を滑る露出した液体の流れを形成する任意の幅の主要流下経路と、前記基材の上部にあって、この主要流下経路の側部に位置し、主要流下経路に比べて液体含浸保有量の大きな副流下経路とを形成し、これら主要流下経路と副流下経路に沿った液体の流れを形成する一方で、流速の違いにより主要流下経路の流れを拘束するようにした。
【０００６】
【作用】
吸液素材は任意の幅の流下経路を形成している。この任意の幅の流下経路に沿って液体は流下していく。吸液素材は液体含浸保有量の少ない主要流下経路と、この主要流下経路の側部に位置し液体含浸保有量の大きな副流下経路からなり、主要流下経路を流下する熱媒体の主流の側部に副流が配置され、主流は副流により挟まれ、あるいは主流を副流により挟み、且つ、副流を主流により挟むようにしている。
【０００７】
主要流下経路は液体含浸保有量が少ないため、吸液素材の流下方向に沿って経路表面を滑る露出した主流を形成し、また液体含浸保有量が大きい（または流下抵抗の大きな液体吸収力のある）副流下経路により、主流の側部に緩慢な流れの副流が形成される。
【０００８】
主要流下経路の方が副流下経路に比べて流下速度が速いため両方の流れの間には境界域が形成され、この境界域が規則的に設けられているため、定量的に把握し易い管理された流下環境が得られる。流下する液体はより流下し易い主流下経路に止まり、流下状態は拘束された状態にある。液体が熱媒体の場合、吸液素材に付着した熱媒体は平面的に均等に広がり、所望の熱量を保有する平面熱交換体が形成される。
【０００９】
流下案内部材を融雪装置として使用すれば、前述した主要流下経路により必要量の熱媒体を全面に広げることができ、長尺の屋根であっても屋根全面に充分な量の熱を供給することができる。吸液素材はその全面に主流と副流が存在するため比較的幅の広い吸液素材を使用でき、側部の疎水性境界層を、必要熱量を保有した熱媒体の流下しない従来の流下案内部材に比べて大幅に有効融雪面を広げ融雪能力を高めることができる。
前述した作用は、流下案内部材を放熱、集熱、蒸発装置として使用する場合にも同様のことが言える。
流下案内部材を水耕栽培溶液供給装置として使用する場合、栽培溶液を均等に流し、流下過程で周囲雰囲気との間で熱交換を行い、また周囲雰囲気に面接触させることができる。
【００１０】
基材は、気体透過性を備えているが液体の通過を阻止する性質を備えている。基材側に流下液体の一部を蒸発させることができ、また基材外側の湿潤雰囲気を経路側に回収することも可能である。
例えば、流下案内部材を融雪シートとして鉄板屋根にはり付けて使用する場合、屋根面と基材との間に水が侵入することがあっても、家屋から伝わる熱を受けて侵入した水を基材を通して蒸発させ除去することができる。
流下案内部材を蒸発シートとして使用する場合、基材の表面から液体を蒸発させることができる。この蒸発シートは加湿装置として使用したり、液体の濃縮装置として使用することができる。
流下案内部材を放熱シートとして使用する場合、基材を通じての蒸発潜熱による基材表面を放熱面として利用することができる。
流下案内部材を集熱シートとして使用する場合、基材により直接に輻射熱を集熱する一方で、液体の蒸発を行うことができ、純水製造装置の構成要素として使用することができる。この場合、基材が太陽光を受ける位置にあれば、この基材から間隔を置いて設置される光透過膜が水分の結露面として利用される。また、基材が太陽光を受けない位置にあれば、この基材から間隔を置いて配置される放熱／冷却面が水分の結露面として利用される。
流下案内部材を屋根の冷却シートとして使用する場合、所定厚の基材の持つ熱遮断性により冷却効果は高まり、屋根面との間の接触面を乾燥状態に保つことができる。
流下案内部材を熱交換シートとして使用する場合、基材はこの基材に接触する流体と吸液素材との間の熱交換面としての作用をする。
【００１１】
【実施例】
以下、添付図面に沿って本発明に係る流下案内部材の実施例につき詳細に説明する。説明の便宜上、本発明に係る流下案内部材は、融雪用の部材として利用した場合を想定して解説されている。
図１は、この流下案内部材を被装着面、例えば、瓦棒屋根の積雪面１にはり付けた状態を示している。
流下案内部材は基材２ａとこの基材の上部に設置された吸液素材２から構成されている。基材２ａは、気体透過性を備えているが液体の通過を阻止する性質を持つ素材、例えば、フィルムまたは薄膜の形態で吸液素材に接着されている。基材２ａは被装着面である積雪面に直接接触しているか、または感圧接着剤を介してはり付けられている。感圧接着剤は全面に塗布しておく必要はない。例えば、格子縞の形態に塗布しておくこともできる。こうした部分塗布法によれば、少量の接着剤で効果的に基材をはり付けることができ、また基材の端面を通じて基材と被装着面との間に水分を侵入しにくくすることができる。侵入した水分は縞の空間に保持され、基材を通して外部に除去される。基材の固定方法は、その他、任意の方法をとることができる。例えば、基材の一部にプラスチック製またはゴム製の磁石シートを予めはり付けておくことができる。
前述した構造の流下規正部材は、数センチから数十センチの横幅を持つテープ状に構成することができる。テープ状に構成しておけば巻いた状態で現場に搬入することができ、また取扱い易い。この流下規正部材は傾斜した状態または垂直に設置することができ、垂直の姿勢をとる場合には円筒状にしたり、オーロラのような不規則な湾曲した流下面を形成することができる。シートの設置形態は他にも様々な使用例が考えられる。
【００１２】
基材２ａは、吸液素材２よりも幅を広く設定し、基材の側縁部が吸液素材の側縁部の外へ広がるように構成することができる。このような外縁構成を取り入れれば、撥水性能の低下した屋根面と吸液素材外縁との間に撥水性能に優れた防水基材が介在することになる。液体は屋根面に直接接触することはないため、屋根鉄板腐食防止の観点から都合がよい。また、露出した基材表面の撥水性により流下案内部材の持つ流下拘束性能はさらに高まることになる。
あるいは、前記基材２ａは、側部に縁を備えた金属製またはプラスチック製の融雪トレイにはり付けて使用することも可能である。
【００１３】
吸液素材に沿って熱媒体が流される。この熱媒体は融雪の呼び水となる性質を備えた液体、例えば、地下水等の温水である。吸液素材に沿って流下する熱媒体は降雪粒子が吸収する。降雪粒子に吸液素材から流下する熱媒体の一部を吸収させれば雪の白色は消え、透明なシャーベットが形成される。シャーベットの比重は１よりも小さいため、熱媒体に浮揚するシャーベットがあれば、この浮遊状態のシャーベットは熱媒体の流速により流下経路に沿って流下し易くなる。
吸液素材の配列間隔、幅および厚み、熱媒体の温度および流量は選択事項である。
【００１４】
熱媒体の熱により生じた融雪水は吸液素材２が保持し、流下熱媒体と融雪水を含浸する平面蓄熱体が形成される。融雪水は低温ではあるが所定の熱量を所有しており、この熱も有効利用される。こうして、吸液素材の流下経路は平面放熱体を形成し、この流下経路の上方に位置する雪を他の部分の雪に先行して融雪させることができる。
【００１５】
降雪量が多く、吸液素材２の流下経路を流れる熱媒体の保有熱量が即時の融雪に必要な熱量よりも少なければ雪は堆積していく。この堆積した雪は、流下経路が平面蓄熱放熱体として機能するため、この流下経路の上方に位置する雪を他の部分の雪に先行して融雪させることにより積雪表面に顕著な凹凸面を形成し、この凹凸面の出現により積雪表層の露出表面積を拡大して外気温または直達日射により、また吸液素材から積雪面に伝達される熱により融雪を促進することができる。
【００１６】
前記熱媒体は連続的または間欠的に供給される。間欠的に供給する場合、流下経路に沿って流下する熱媒体にパルス波動を生じさせるように供給圧を変動させることも可能である。こうした間欠的供給によれば、シャーベットの運搬能率が高まることがある。
【００１７】
図２は、図１に使用した吸液素材の具体例を示す斜視説明図である。図示の吸液素材２は、液体含浸保有量の少ない主要流下経路４と、この主要流下経路４の両側に位置する液体含浸保有量の大きな副流下経路５とを備えている。両方の経路部分の間には図示の様な段差を設け、溝１０を形成することができる。
主要流下経路４は厚みが薄く、含浸保有しきれない多くの熱媒体が経路表面上を露出した状態で滑りながら流下する主流を形成する。主流の両側に配置された液体含浸保有量の大きな副流下経路は主要流下経路よりも多くの熱媒体を含有し、この副流下経路に沿って比較的流量の少ない流速の遅い副流が形成され、これら熱媒体の主流と副流は互いに隣接して位置し、吸液素材の全面に沿って流下していく。
【００１８】
前述の流下経路には、補助加熱手段として、電気発熱体あるいは熱媒体の循環する閉路配管を予め包み込んでおくことも可能である。
【００１９】
前記吸液素材の流下経路の少なくとも一部は、図３に示すように、熱媒体の移動方向に沿って疎水素材３で覆い保温することができる。疎水素材で覆われた部分には、中空な配管通路部分６を設け、吸液素材が凍結してもこの配管通路部に流す熱媒体により解氷することができる。
【００２０】
単一の吸液素材が保有する主要流下経路と副流下経路の設置本数は自由に選択することができる。これら流下経路の幅は選択事項である。
【００２１】
前記吸液素材には、主要流下経路を親液性繊維、例えば、ビニロンのような吸水繊維またはビニロンとポリエステルからなる複合繊維を用いて構成し、また副流下経路をポリエステルのような疎液性繊維を用いて構成した織布、不織布または編布を使用することができる。また、主要流下経路は平織りとし、副流下経路は繊維使用量の多い綾織りとする等、任意の織り方を採用できる。液体吸収性に劣る流下経路とは、必ずしも疎液性繊維を使用した部分であるというわけではなく、親液性繊維を使用した液体吸収性に劣る流下経路も含まれる。親液性繊維を使用していたとしても、疎液性繊維の部分に比べてスポット吸収性に劣るならば液体吸収性に劣る流下経路であると言える。液体吸収性については、繊維の張力を変えることである程度調節することが可能である。
【００２２】
前記織布は疎液性の縦糸と横糸を使用して織られた織布生地からなり、この織布生地の縦糸に加えて親液性の縦糸の密集した部分をすじ状に織り込み、疎液性の織布生地の部分に隣接して親液性の縦糸の密集した主要流下経路となる部分を設けて構成することができる。
【００２３】
また、前記不織布は、主要流下経路となる親液性繊維の密集した部分の側部に副流下経路となる疎液性繊維の密集した部分を隣接して設けることができる。
【００２４】
また前記織布は、親液性の縦糸と横糸を使用して織られた織布生地から構成し、この織布生地の縦糸に加えて側部に副流下経路となる疎液性の縦糸の密集した部分を織り込み、親液性の織布生地の部分と疎液性の縦糸の密集した部分を隣接して設けてもよい。
【００２５】
あるいは、前記織布を親液性の縦糸を使用して織られた織布生地から構成し、織布生地の縦糸に加えてこの生地縦糸よりもさらに液体吸収性に富む保液性の縦糸の密集した部分をすじ状に織り込み、副流下経路となる前記親液性の織布生地の部分と主要流下経路となる前記保液性の縦糸の密集した部分を隣接して設けることもできる。
【００２６】
さらに、前記織布は親液性の縦糸を使用して織られた織布生地から構成し、織布生地の縦糸に加えてこの生地縦糸よりも太い径の親液性の縦糸の密集した部分をすじ状に織り込み、副流下経路となる前記親液性の織布生地の部分と主要流下経路となる前記太い径の親液性の縦糸の密集した部分を隣接して設けるようにもできる。
【００２７】
前記織布は疎液性の縦糸を使用して織られた織布生地から構成し、織布生地の縦糸に加えてこの生地縦糸よりも太い径の疎液性の縦糸の密集した部分をすじ状に織り込み、副流下経路となる前記疎液性の織布生地の部分に隣接して前記太い径の疎液性の縦糸の密集した主要流下経路を形成することも可能である。
【００２８】
前述の構造とは異なり、前記吸液素材は、基材とこの基材に接着した液体吸収性に富むその他の任意の材料、例えば、粉体塗装層の主要流下経路と、この主要流下経路の側部に配置された液体吸収性に劣る粉体塗装層から構成することができる。
【００２９】
また、前記吸液素材は、屋根表面に接着した基材に付着した溶射粉体塗装層から構成することができる。
【００３０】  この方法とは別に、吸液素材は、基材表面を加工して形成された荒い細かい凹凸表面の部分から構成し、液体吸収性に劣る基材表面の部分が副流下経路を形成し、液体吸収性に富む凹凸表面の部分が主要流下経路を形成するようにもできる。
【００３１】
あるいは、前記吸液素材は親液性繊維と疎液性繊維の両方の繊維を混合したものからなり、主要流下経路に相当する部分がこれに隣接する副流下経路に相当する部分よりも親液性繊維の比率が高くなるようにして構成することもできる。
【００３２】
図４は、織布を用いて構成した流下案内部材の一例を示している。図中にて、参照番号６は主要流下経路４を構成する縦糸である。この縦糸は、例えば、十番手（綿糸換算）相当のポリエステル（芯材）／ビニロン（周囲螺旋巻付け）の複合糸を３本撚り合わせたものを２本引き揃えて構成されている。また側部の副流下経路５は、太いポリエステル撚り糸を縦糸７に用いた綾織り部分であり、前記主要流下経路４と副流下経路５を構成する横糸８は、十八番手のポリエステル糸４本の撚り糸から構成されている。
【００３３】
図示の織布構造によれば、ポリエステル／ビニロン複合縦糸のうちビニロンの部分が優れた吸液性を示す。このビニロンの繊維部分は収縮傾向を示すがポリエステルに沿って動き、織布そのものに影響はない。また、この複合縦糸は２本づつ引き揃えて配置したため、熱媒体はこの縦糸に沿って移動しようとする傾向を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流下案内部材を融雪装置として使用した状況を示す斜視説明図。
【図２】流下案内部材の一例を示す斜視説明図。
【図３】流下案内部材の変更例を示す斜視説明図。
【図４】織布を使用した流下案内部材の構造を示す斜視説明図。
【符号の説明】
１    積雪面
２    吸液素材
２ａ  基材
３    疎水素材
４    主要流下経路
５    副流下経路
６    中空な配管通路部分
７    主要流下経路の縦糸
８    副流下経路の縦糸
９    織布の横糸
１０    主要流下経路の溝
【図１】
0003817641.tif 000002
【図２】
0003817641.tif 000003
【図３】
0003817641.tif 000004
【図４】
0003817641.tif 000005