JP2001049806A - 屋根散水冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成で屋根面全体を散水冷却すること
ができる屋根散水冷却システムを提供する。 【解決手段】 散水冷却の対象となる屋根面１０２を８
つの領域Ａ〜Ｈに分割し、各領域Ａ〜Ｈ毎に５つの散水
ノズル１２および電磁弁１８を配置し、各電磁弁１８を
１つずつ順次開放することにより各領域Ａ〜Ｈ毎に散水
を施す。ある一時点では１つの領域においてのみ散水が
行われるが、その際他の領域が濡れ面に維持されるよう
に電磁弁１８の開放タイミングおよび開放時間を設定し
ておけば、屋根面１０２全体において気化潜熱による冷
却が行われるので、必要以上の無駄な散水を行うことな
く屋根面１０２を冷却することができる。また、ある一
時点では１つの領域においてのみ散水が行われるので、
時間当たりの散水量が少なく、そのための給水量も少量
で足りる。このため、従来の屋根散水冷却システムに比
して、貯水槽２２の小容量化、揚水ポンプ１６の小型化
および給水配管１４の小口径化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、屋根散水冷却システ
ム、すなわち散水により屋根面を冷却するシステムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】夏場の晴天の日中のように日差しが強い
ときには、屋根面への日射により屋内空間も高温になり
やすい。特に、工場、倉庫、ショッピングセンタ、膜構
造物等のように大きな屋根面を有する場合には、屋根面
から屋内空間への熱伝達がかなり大きなものとなる。

【０００３】このため従来、図７に示すような屋根散水
冷却システムを採用することにより、その気化潜熱で屋
根面２００を冷却し、屋内空間の温度上昇を抑制する工
夫がなされている。

【０００４】この屋根散水冷却システムにおいては、散
水冷却の対象となる屋根面２００に複数の散水ノズル２
０２を分散配置するとともに、これら散水ノズル２０２
を給水配管２０４を介して揚水ポンプ２０６に接続し、
この揚水ポンプ２０６からの給水により各散水ノズル２
０２での散水を行い、これにより屋根面２００を冷却す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の屋根散水冷却システムにおいては、屋根面２００の
全域に対して一斉に散水を施すようになっているので、
大量の散水用給水が必要となる。このため、揚水ポンプ
２０６として揚水能力の大きな大型のものが必要とな
り、給水配管２０４も大口径のものが必要となり、さら
に揚水ポンプ２０６に接続された貯水槽２０８も大容量
のものが必要となる。したがって屋根散水冷却システム
が高価なものとなってしまう。

【０００６】また、上記従来の屋根散水冷却システムに
おいては、散水により蒸発しなかった水は排水管２１０
から外部へ排出されるようになっているので、散水用給
水はすべて補水管２１２から補給する必要があるが、上
述したように大量の散水用給水が消費されるので補給水
も大量に必要となる。このため、給水コストが多く掛か
り、また水資源の浪費ともなっている。

【０００７】本願発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、安価な構成で屋根面全体を散水冷却
することができる屋根散水冷却システムを提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、散水方法に
工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにした
ものである。すなわち、本願発明に係る屋根散水冷却シ
ステムは、散水により屋根面を冷却するシステムであっ
て、散水冷却の対象となる屋根面を複数の領域に分割
し、これら各領域毎に、少なくとも１つの散水ノズルお
よび該散水ノズルへの給水を制御する電磁弁を配置し、
上記各電磁弁を順次開放することにより上記各領域毎に
散水を施す、ことを特徴とするものである。

【０００９】上記「散水ノズル」の具体的構成は特に限
定されるものではなく、例えば、噴霧状に散水するもの
であってもよいし、噴水状に散水するものものであって
もよいし、単に水を滴下するものであってもよく、ま
た、散水方向が固定されたものであってもよいし、スプ
リンクラ等のように散水方向が経時的に変化するもので
あってもよい。上記「電磁弁」は、単に開閉のみが行わ
れる構造のものであってもよいし、開度調整可能な構造
のものであってもよい。

【００１０】上記「各電磁弁を順次開放する」具体的方
法としては、電磁弁を１つずつ開放するようにしてもよ
いし、２つ以上の適当な個数ずつ開放するようにしても
よい。なお、前者の場合には上記「各領域毎に散水を施
す」とは一領域毎に散水を施すことを意味し、後者の場
合には上記「各領域毎に散水を施す」とは２つ以上の領
域毎に散水を施すことを意味することとなる。

【００１１】

【発明の作用効果】屋根散水冷却システムにおいては、
屋根面が濡れ面状態に維持されていれば気化潜熱による
冷却が行われるので、それ以上の散水は不要である。

【００１２】この点、本願発明に係る屋根散水冷却シス
テムは、散水冷却の対象となる屋根面を複数の領域に分
割し、これら各領域毎に少なくとも１つの散水ノズルお
よび電磁弁を配置し、各電磁弁を順次開放することによ
り各領域毎に散水を施すようになっているので、ある一
時点では一部の領域においてのみ散水が行われるが、そ
の際他の領域が濡れ面に維持されるように各電磁弁の開
放タイミング、開放時間等を設定しておけば、必要以上
の無駄な散水を行うことなく屋根面を冷却することがで
きる。そしてこれにより節水を図ることができる。

【００１３】また、本願発明に係る屋根散水冷却システ
ムにおいては、ある一時点では一部の領域においてのみ
散水が行われるので、時間当たりの散水量は少なく、そ
の給水量も少量で足りる。このため、従来の屋根散水冷
却システムに比して、貯水槽の小容量化、揚水ポンプの
小型化および給水配管の小口径化を図ることができ、こ
れにより屋根散水冷却システムを安価なものとすること
ができる。したがって、本願発明に係る屋根散水冷却シ
ステムによれば、安価な構成で屋根面全体を散水冷却す
ることができる。

【００１４】上記構成において、屋根面の分割数や各電
磁弁の開放タイミング、開放時間等は、散水後の濡れ面
の蒸発量や排水状況等によって決定されることとなる
が、これらは屋根面の形状や材質、屋根勾配、地域の気
候等に影響されるので、上記屋根散水冷却システムが適
用される個々の物件毎に適宜設定することが好ましい。

【００１５】上記構成において、屋根面に吸水性被膜材
を設けておくようにすれば、散水された水が短時間で屋
根面を流下してしまうのを阻止して保水を図ることがで
きるので、散水した水の蒸発比率を高めることができ、
これにより気化潜熱による屋根面の冷却効率を高めるこ
とができる。

【００１６】この「吸水性被膜材」は、吸水性を有しか
つ被膜として用いることができるものであれば、その具
体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、吸水
紙、吸水繊維、グラスウール、ロックウール等の吸水性
を有する被膜部材、あるいは、吸水性の粒状物質を含有
する塗料を屋根面に塗布することにより形成される吸水
性被膜層等が採用可能である。

【００１７】また上記構成において、散水により蒸発し
なかった水を従来のようにそのまま外部へ排出してしま
うのではなく、これを回収して散水用給水の一部として
再利用するようにすれば補給水量を削減することがで
き、これにより散水コストの低減および水資源の有効利
用を図ることができる。

【００１８】さらに上記構成において、各電磁弁の開放
制御を気象条件に応じて行うようにすれば、屋根面冷却
のために必要かつ十分な程度の散水を行うことができ、
これにより無駄なく所要の屋根面冷却を行うことができ
る。ここで「各電磁弁の開放制御」の具体例としては、
例えば、各電磁弁の開度、開放時間、開放タイミング、
開放順序等の制御が採用可能であり、また「気象条件」
の具体例としては、例えば、日射量、温度、湿度、風
速、風向、雨量等の条件が採用可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態につい
て説明する。

【００２０】図１は、本願発明の一実施形態に係る屋根
散水冷却システムが適用された建屋１００を示す斜視図
である。

【００２１】図示のように、この建屋１００は、手前側
へ向けて僅かな下り勾配を有する大きな屋根面１０２を
有しており、その屋根構造として折板屋根が採用されて
いる。

【００２２】そして、本実施形態に係る屋根散水冷却シ
ステムにおいては、屋根面１０２に複数の散水ノズル１
２を分散配置するとともに、これら散水ノズル１２を給
水配管１４を介して揚水ポンプ１６に接続し、この揚水
ポンプ１６からの給水により各散水ノズル１２での散水
を行い、これにより屋根面１０２を冷却するようになっ
ている。

【００２３】その際、屋根面１０２をその母屋方向に８
つの短冊状の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈに分
割し、これら各領域Ａ〜Ｈ毎に給水配管１４を分岐させ
るとともに散水ノズル１２を５つずつ分散配置し、さら
に各分岐管の上流端部に散水ノズル１２への給水を制御
する電磁弁１８を配置する。そして、これら８つの電磁
弁１８を１つずつ順次開放することにより各領域Ａ〜Ｈ
毎に散水を施すようになっている。各電磁弁１８は、建
屋１００の壁面１０４に設置された制御盤２０に接続さ
れている。

【００２４】揚水ポンプ１６は貯水槽２２に接続されて
おり、この貯水槽２２には、該貯水槽２２が満水状態に
なるまで水道管等の補水管２４から水が補給されるよう
になっている。また、屋根面１０２の手前側端部には雨
樋１０６が設けられており、この雨樋１０６から下方へ
延びる排水管１０８は、その先端部が貯水槽２２内で開
口するように設けられている。そしてこれにより、散水
により蒸発しなかった水を回収し、散水用給水の一部と
して再利用するようになっている。また、このように構
成することにより雨水の利用も可能としている。次に、
本実施形態に係る屋根散水冷却システムの作用について
説明する。図２は、本実施形態に係る屋根散水冷却シス
テムの制御概念図である。

【００２５】図示のように、屋根面１０２に対する散水
は、電磁弁１８の順次開放により各領域Ａ〜Ｈに対して
Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ａの順で行われるよ
うになっている。その際、各電磁弁１８の開放タイミン
グおよび開放時間は、制御盤２０において気象条件に応
じて設定されるようになっている。すなわち、制御盤２
０は電源２６およびＣＰＵ２８を備えてなり、ＣＰＵ２
８には、日射計３０、温湿度計３２、風向風速計３４、
雨量センサ３６から、日射量、温度、湿度、風速、風
向、雨量の気象データが入力されるようになっている。
そしてＣＰＵ２８は、これら気象データの変動に応じて
各電磁弁１８の開放タイミングおよび開放時間を調整し
て散水制御を行うようになっている。このＣＰＵ２８に
よる散水制御の方法は、該ＣＰＵ２８にパソコン３８を
接続して所定の条件入力を行うことにより設定されるよ
うになっている。図３は、ＣＰＵ２８による散水制御パ
ターンの具体例を示す図である。この散水制御パターン
は、大きく分けてＡ、Ｂ２つの部分からなっている。

【００２６】Ａの部分は、散水による冷却が開始された
直後の過渡状態における散水制御パターンであって、戻
水（散水により蒸発しなかった水）がまだ得られず、散
水用給水が補水管２４からの補給水のみによって行われ
る部分である。このＡの部分では、散水の開始（ｔ０）
により貯水槽２２内の水が満水レベルから減少する。こ
のとき貯水変化量は（補給水量−散水量）となる。散水
が８列の領域Ａ〜Ｈすべてに対して一通り行われたら散
水を停止して（ｔ１）貯水変化量（補給水量）をプラス
にし、補給水により貯水槽２２内の水を満水レベルまで
復帰させる。そして、貯水槽２２内の水が満水レベルに
なったら（ｔ２）、再び散水を開始する。以下同様のパ
ターンで散水と散水停止とを繰り返す。

【００２７】このような散水制御の途中で、戻水が得ら
れるようになると（ｔ３）、貯水槽２２内の水は（補給
水量＋返却水量）の割合で増えるので、満水レベルに達
するまでの時間が短くなる。そして、この満水レベルに
達した時点（ｔ４）以降のＢの部分は、戻水を加味した
定常状態の散水制御パターンとなる。

【００２８】このＢの部分では、散水によるマイナスの
貯水変化量｛（補給水量＋返却水量）−散水量｝はＡの
部分に比して小さい値となる。したがって、８列の領域
Ａ〜Ｈすべてに対する散水が完了した時点（ｔ５）にお
ける貯水槽２２内の水の減少量は少なくなり、このため
貯水槽２２内の水を満水レベルに復帰させるのに必要な
散水停止時間（ｔ６−ｔ５）は短くなる。以下同様のパ
ターンで散水と散水停止とを繰り返す。

【００２９】以上詳述したように、本実施形態に係る屋
根散水冷却システムは、散水冷却の対象となる屋根面１
０２を８つの領域Ａ〜Ｈに分割し、これら各領域Ａ〜Ｈ
毎に５つの散水ノズル１２および電磁弁１８を配置し、
各電磁弁１８を１つずつ順次開放することにより各領域
Ａ〜Ｈ毎に散水を施すようになっているので、ある一時
点では１つの領域においてのみ散水が行われるが、その
際他の領域が濡れ面に維持されるように各電磁弁１８の
開放タイミングおよび開放時間を設定しておけば、屋根
面１０２全体において気化潜熱による冷却が行われるの
で、必要以上の無駄な散水を行うことなく屋根面１０２
を冷却することができる。

【００３０】また、本実施形態に係る屋根散水冷却シス
テムにおいては、ある一時点では１つの領域においての
み散水が行われるので、時間当たりの散水量（瞬時散水
量）が少なく、そのための給水量も少量で足りる。この
点について、図４のグラフを用いて説明する。

【００３１】図４は、本実施形態に係る屋根散水冷却シ
ステムにおける散水量を従来例と比較して示す図であっ
て、同図（ａ）、（ｂ）が従来例のグラフ、同図（ｃ）
が本実施形態のグラフである。

【００３２】同図（ａ）に示すように、屋根面全域に対
して一斉かつ連続的に散水を施すように構成された屋根
散水冷却システム（図７参照）においては、大量の散水
用給水が必要となる。また、同図（ｂ）に示すように、
屋根面全域に対して一斉に散水を施すがこれを間欠的に
行うように構成された屋根散水冷却システムにおいて
は、同図（ａ）のシステムに比して累積散水量が減るの
で、散水用給水をある程度節約することができるが、瞬
時散水量に関しては同図（ａ）のシステムと同様であ
る。これに対し、同図（ｃ）の本実施形態に係る屋根散
水冷却システムにおいては、同図（ｂ）のシステムと累
積散水量を同程度に設定しても、瞬時散水量を大幅に低
減することができる。

【００３３】このため、本実施形態に係る屋根散水冷却
システムにおいては、従来の屋根散水冷却システムに比
して、貯水槽２２の小容量化、揚水ポンプ１６の小型化
および給水配管１４の小口径化を図ることができ、これ
により屋根散水冷却システムを安価なものとすることが
できる。したがって、本実施形態に係る屋根散水冷却シ
ステムによれば、安価な構成で屋根面全体を散水冷却す
ることができる。

【００３４】また本実施形態においては、散水により蒸
発しなかった水を従来のようにそのまま外部へ排出して
しまうのではなく、これを回収して散水用給水の一部と
して再利用するようになっているので補給水量を削減す
ることができ、これにより散水コストの低減および水資
源の有効利用を図ることができる。

【００３５】さらに本実施形態においては、各電磁弁１
８の開放制御がＣＰＵ２８により気象条件に応じて行わ
れるようになっているので、屋根面冷却のために必要か
つ十分な程度の散水を行うことができ、これにより無駄
なく所要の屋根面冷却を行うことができる。

【００３６】ところで、図３に示す定常状態での散水制
御パターン（Ｂの部分）において、屋根面１０２全体を
濡れ面状態に維持するためには、散水後に屋根面１０２
が乾燥するのに要する時間ｔｄよりも散水停止時間（ｔ
６−ｔ５）が短くなるように設定する必要がある。気象
条件により（ｔ６−ｔ５）＞ｔｄとなってしまうようで
あれば、補水管２４からの補給水量を増やすようにすれ
ばよい。あるいは、屋根面１０２を８つの領域Ａ〜Ｈよ
りもさらに細かく分割して散水時間（ｔ５−ｔ４）を短
くすることによっても、散水停止時間（ｔ６−ｔ５）を
短くすることができる。

【００３７】また、貯水槽２２の容量を大きくすれば、
貯水槽２２内の水が満水レベルに達していなくても次の
散水を行うことが可能である。そこで、このようにする
ことにより散水停止時間（ｔ２−ｔ１）を短縮すること
ができるので、散水冷却開始直後の過渡状態の散水制御
パターンから早期に定常状態での散水制御パターンへ移
行することができる。次に、上記実施形態の変形例につ
いて説明する。

【００３８】図５は、上記実施形態の第１変形例に係る
屋根散水冷却システムが適用された建屋１００を示す斜
視図である。

【００３９】図示のように、本変形例に係る屋根散水冷
却システムは、その基本的構成は上記実施形態と同様で
あるが、屋根面１０２に吸水シート４０（吸水性被膜
材）が貼付されており、また貯水槽２２および揚水ポン
プ１６が背の高い台４２に載置されている点で、上記実
施形態とは異なっている。

【００４０】本変形例のように、屋根面１０２に吸水シ
ート４０を貼付しておくようにすれば、散水された水が
短時間で屋根面１０２を流下してしまうのを阻止して保
水を図ることができるので、散水した水の蒸発比率を高
めることができ、これにより気化潜熱による屋根面１０
２の冷却効率を高めることができる。

【００４１】また本変形例のように、貯水槽２２および
揚水ポンプ１６を背の高い台４２に載置することによ
り、揚水ポンプ１６の必要揚程を台４２の高さの分だけ
短くすることができるので、その分だけ揚水ポンプ１６
の負担軽減を図ることができ、これにより揚水ポンプ１
６の一層の小型化を図ることができる。図６は、上記実
施形態の第２変形例に係る屋根散水冷却システムが適用
された建屋１００を示す斜視図である。

【００４２】図示のように、本変形例に係る屋根散水冷
却システムは、その基本的構成は上記実施形態と同様で
あるが、建屋１００の屋根面１０２が広いので、屋根面
１０２を２つの領域１０２Ａ、１０２Ｂに分割し、その
各々を散水冷却対象領域として２組の屋根散水冷却シス
テムが適用されている。ただし、これら各屋根散水冷却
システムの電磁弁１８は共通の制御盤２０に接続されて
いる。

【００４３】本変形例のように、屋根面１０２が広い場
合には、複数の屋根散水冷却システムを適用することに
より、上記実施形態で用いられる小容量の貯水槽２２、
小型の揚水ポンプ１６および小口径の給水配管１４をそ
のまま用いることができる。気象条件は各領域１０２
Ａ、１０２Ｂ共に同一であるので、共通の制御盤２０に
おいて同一の散水制御を行うようにすればよい。

【００４４】なお、上記実施形態および各変形例におい
ては、屋根面１０２の構造が折板屋根である場合につい
て説明したが、例えばスレート製の波板屋根等のように
他の屋根構造である場合にも、上記実施形態およびその
変形例と同様の屋根散水冷却システムを採用することに
よりこれらと同様の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態に係る屋根散水冷却シス
テムが適用された建屋を示す斜視図

【図２】上記実施形態に係る屋根散水冷却システムの制
御概念図

【図３】上記実施形態におけるＣＰＵによる散水制御パ
ターンの具体例を示す図

【図４】上記実施形態に係る屋根散水冷却システムにお
ける散水量を従来例と比較して示す図であって、同図
（ａ）、（ｂ）が従来例のグラフ、同図（ｃ）が上記実
施形態のグラフ

【図５】上記実施形態の第１変形例に係る屋根散水冷却
システムが適用された建屋を示す斜視図

【図６】上記実施形態の第２変形例に係る屋根散水冷却
システムが適用された建屋を示す斜視図

【図７】従来例を示す、図１と同様の図

【符号の説明】

１２ 散水ノズル １４ 給水配管 １６ 揚水ポンプ １８ 電磁弁 ２０ 制御盤 ２２ 貯水槽 ２４ 補水管 ２６ 電源 ２８ ＣＰＵ ３０ 日射計 ３２ 温湿度計 ３４ 風向風速計 ３６ 雨量センサ ３８ パソコン ４０ 吸水シート（吸水性被膜材） ４２ 台 １００ 建屋 １０２ 屋根面 １０４ 壁面 １０６ 雨樋 １０８ 排水管 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ 領域 １０２Ａ、１０２Ｂ 領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 散水により屋根面を冷却するシステムで
   あって、 散水冷却の対象となる屋根面を複数の領域に分割し、 これら各領域毎に、少なくとも１つの散水ノズルおよび
   該散水ノズルへの給水を制御する電磁弁を配置し、 上記各電磁弁を順次開放することにより上記各領域毎に
   散水を施す、ことを特徴とする屋根散水冷却システム。
2. 【請求項２】 上記屋根面に吸水性被膜材を設けてお
   く、ことを特徴とする請求項１記載の屋根散水冷却シス
   テム。
3. 【請求項３】 上記散水により蒸発しなかった水を回収
   し、散水用給水の一部として再利用する、ことを特徴と
   する請求項１または２記載の屋根散水冷却システム。
4. 【請求項４】 上記各電磁弁の開放制御を気象条件に応
   じて行う、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載
   の屋根散水冷却システム。