JP2012242509A

JP2012242509A - 再帰反射部材、再帰反射性建材および建築物の建築方法

Info

Publication number: JP2012242509A
Application number: JP2011110782A
Authority: JP
Inventors: Giichi Hirayama; 義一平山; Kazuhiro Kido; 一博木戸; Norio Kaneko; 則夫金子; Yoshikazu Sugiyama; 喜和杉山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】従来の再帰反射シートは、宇宙空間から到来する太陽光のような、季節、時間によって変化する入射光を、かえって地面方向などの予定外の方向へ反射させてしまう場合が有るという課題があった。
【解決手段】上記課題を解決するために、再帰反射部材は、基準辺を含む四角形の開口を底面とする側面を有し、四角形のうち基準辺に対向する対向辺から基準辺を含む側面へ垂直に下ろす直交面よりも開口側の空間には、四角形のうち基準辺を含む側面および基準辺に隣接する側辺を含む側面以外の面が存在しないように形成された凹部を備え、側面のうち少なくとも一面が反射面に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、再帰反射部材、再帰反射性建材および建築物の建築方法に関する。

従来、コーナーキューブ、ビーズ等を平面的に配列して、入射する光線を入射方向へ反射させる再帰反射シートが知られている。再帰反射シートは、例えば道路標識などの保安用品に活用されている。一方、再帰反射部材をビルの壁材に用い、太陽光線を地面方向へ反射させることなく入射方向へ反射することにより、地球の温暖化を防ぐ提案もなされている（例えば特許文献１）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００６−３１７６４８号公報

しかし、従来の再帰反射シートは、特定の方向から入射する入射光を、できる限りその方向へ反射させるように構造化されているので、宇宙空間から到来する太陽光のような、季節、時間によって変化する入射光を、かえって地面方向などの予定外の方向へ反射させてしまう場合が有るという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における再帰反射部材は、基準辺を含む四角形の開口を底面とする側面を有し、四角形のうち基準辺に対向する対向辺から基準辺を含む側面へ垂直に下ろす直交面よりも開口側の空間には、四角形のうち基準辺を含む側面および基準辺に隣接する側辺を含む側面以外の面が存在しないように形成された凹部を備え、側面のうち少なくとも一面が反射面に形成されている。

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様における再帰反射性建材は、上記の再帰反射部材を含む。

上記課題を解決するために、本発明の第３の態様における建築物の建築方法は、基準辺を含む四角形の開口を底面とする側面を有し、四角形のうち基準辺に対向する対向辺から基準辺を含む側面へ垂直に下ろす直交面よりも開口側の空間には、四角形のうち基準辺を含む側面および基準辺に隣接する側辺を含む側面以外の面が存在しないように形成された凹部を備え、側面のうち少なくとも一面が反射面に形成されている再帰反射部材を、夏至における南中時刻の太陽光線に対して基準辺を含む側面が直交するように設置する再帰反射部材設置段階を含む。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る再帰反射部材を、ビルの壁面に適用した場合を示す図である。本実施形態に係る再帰反射部材が入射光線を再帰反射する方向を示す説明図である。本実施形態に係る再帰反射部材を示す外観斜視図である。再帰反射効率の算出に関する定義図である。凹部が三角直錘形状である場合の各断面と座標値を示す図である。三角直錘形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第１形態の凹部が南中時の太陽光を受けている様子を示す図である。第１形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第１形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第１形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第１形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第１形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第１形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第２形態の凹部が南中時の太陽光を受けている様子を示す図である。第２形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第２形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第２形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第２形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第２形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第２形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第２形態における第４形状の各断面および座標値を示す図である。第２形態における第４形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第３形態の凹部が南中時の太陽光を受けている様子を示す図である。第３形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第３形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第３形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第３形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。第３形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第３形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。本実施形態に係る他の再帰反射部材を示す外観図である。本実施形態に係る他の再帰反射部材を示す外観図である。本実施形態に係る再帰反射部材を建材としてビルの壁面へ設置する工程を説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る再帰反射部材１０を、ビル２０の壁面に適用した場合を示す図である。再帰反射部材１０は、ビル２０の外壁材の一部として利用される。

本実施形態に係る再帰反射部材１０は、季節、時間によって入射角が変化する太陽光を、例えば１年を通じての総反射量で評価した場合に、良好に宇宙空間の方向へ反射させて太陽光エネルギーを放出させる性質を備える。別言すれば、例えば夏季における地面方向などの、望ましくない方向への反射を軽減させる性質を備える。

近時のビルの外壁は、ガラスなどの反射部材で覆われることが多くなってきており、太陽光が反射部材で正反射されることにより、夏の強烈な光と熱が地面方向へ照射されることが社会問題化している。特に、地面に蓄積された熱エネルギーがヒートアイランド現象を引き起こし、さらには地球温暖化の原因のひとつとなっていることは周知の事実である。そこで、本実施形態に係る再帰反射部材１０では、ビルに照射される太陽光をできる限り地面方向へ反射させず、特に夏季において、再帰反射させて宇宙空間に太陽光エネルギーを放出させる。

具体的には、太陽光である入射光１０１がビル２０の壁面に敷き詰められた再帰反射部材１０に入射すると、その多くが、反射光１０２としてほぼ入射方向に沿って太陽に向けて反射される。反射された反射光１０２のエネルギーは、一部が大気に吸収されながら、やがて宇宙空間へ放出される。

一方で、夏季の地面による太陽光の照り返しもヒートアイランド現象の原因のひとつとなっている。したがって、再帰反射部材が入射方向に関わらず入射方向へ入射光を反射させると、地面による照り返しを再び地面方向へ反射させることになり、地面による蓄熱をより加速する結果となる。

そこで、本実施形態に係る再帰反射部材１０は、地面に照射される入射光１０３の照り返し光１０４が入射した場合は、その表面で乱反射させて拡散する。つまり再帰反射部材１０は、太陽光が直接入射する方向からの入射光に対しては再帰反射性を備え、その他の方向から入射する入射光に対しては再帰反射させずに拡散する。

図２は、本実施形態に係る再帰反射部材１０が入射光線を再帰反射する方向を示す説明図である。再帰反射部材１０は、ビル２０の南側壁面に敷き詰められている。具体的には後述するが、最も効率よく再帰反射する特定の方向が夏至の南中高度となるように設置されることが好ましい。この場合、所定の再帰反射率の得られる太陽の方角は、夏至の太陽行路１１１と冬至の太陽行路１１２に挟まれた、南方の一定の方角に含まれる実効方角１１０である。

次に、再帰反射部材１０の構造について説明する。図３は、本実施形態に係る再帰反射部材１０を示す外観斜視図である。再帰反射部材１０は、一定の大きさでユニット化されており、上述のようにビル２０の壁面に敷き詰める場合には、複数のユニットを並べて取り付ける。

再帰反射部材１０は、ベース部材３１、ベース部材３１に設けられた複数の凹部３２、ベース部材３１同士を連結するための接続部３３から主に構成される。ベース部材３１は、例えばセラミックス、プラスチックなどを素材とする、剛性の高い基材である。凹部３２は、ベース部材３１に対する四角形の開口を底面とし、開口の四角形のうち基準辺に対向する対向辺から基準辺を含む側面へ垂直に下ろす直交面よりも開口側の空間には、開口の四角形のうち基準辺を含む側面および基準辺に隣接する側辺を含む側面以外の面が存在しないように形成されている。そして、その側面の少なくとも一部は反射材で形成されている。反射材は、凹部３２に貼着、蒸着、塗布された反射素材であっても良いし、反射素材で形成されたベース部材３１自身であっても良い。例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、アルミニウムなどが反射素材として利用される。接続部３３は、再帰反射部材１０の周縁部に設けられた、他の再帰反射部材１０と接続しつつ壁部へ固定するための、例えばボルト貫通穴である。

次に凹部３２の具体的な錘形状について順次説明する。図４は、再帰反射効率の算出に関する定義図である。凹部３２は、南向きを正方向とする南北に延びるｘ軸、天頂向きを正方向とする天地に延びるｙ軸、東向きを正方向とする東西に延びるｚ軸に対し、ｙｚ平面上に底面開口が設けられて定義される。つまり、再帰反射部材１０が、南向きの垂直な壁面に設置されている場合を想定する。

底面開口が三角形である場合は、底面開口は、図示するように頂点Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２により定められる。すると、３つの側面（内面）の交点として形成される、錘形状の頂点であるＰ００は、ｘ軸の負領域に存在する。そして、錘形状の３つの内面のうち、Ｐ００、Ｐ１０、Ｐ１１で囲まれる面をＳ０とし、Ｐ００、Ｐ１１、Ｐ１２で囲まれる面をＳ１（基準面）とし、Ｐ００、Ｐ１２、Ｐ１０で囲まれる面をＳ２とする。

このように定義付けられる凹部３２に対して、各時刻の太陽高度と方位角から、N本の入射光１２０を底面開口に入射させて、反射光の方向を計算する。このとき、Ｓ０〜Ｓ２の各面の反射率をＲ、１本の光線のエネルギーを１とする。このときの入射光１２０のエネルギーの総和はNとなる。

本実施形態における再帰反射光１２１は、反射後に、入射光１２０と逆向きの光線に対して許容角度θにより形成される円錐１３０の内側で直進する光として定義される。この円錐１３０の外側に向かって反射する光は、非再帰反射光１２２として定義される。凹部３２で反射した光線のうち、この円錐１３０内に含まれる再帰反射光１２１の本数をＭ（０≦Ｍ≦Ｎ）とすると、個々の再帰反射光１２１の反射回数を、ｉ（０≦ｉ≦N）を用いてｒ（ｉ）と表すことができる。このとき再帰反射光１２１の総エネルギーＥは以下で表される。

そして、再帰反射光１２１の総エネルギーＥを入射光１２０の総エネルギーで割ることにより、次のように再帰反射効率εを定義する。すなわち、再帰反射効率εは、壁面に設置された再帰反射部材１０の凹部３２に入射した太陽光のエネルギーに対する、許容角度θの円錐内に反射される反射光のエネルギーの比率である。

以上の定義を用いて、凹部３２の形状について説明する。なお本実施形態においては、具体的な数値としてＮ＝１００、Ｒ＝０．９、θ＝３０°を適用して一連の計算を行う。

図５は、凹部３２が三角直錘形状である場合の各断面と座標値を示す図である。三角直錘形状は、頂点から開口である底面に向かって垂直に下ろす垂心（射影位置）が、底面の三角形の重心と重なる形状である。図５の三角直錘は、Ｓ０〜Ｓ１の各面が互いに直交する。図の例では、１辺が２５．９８ｍｍの正三角形の開口であり、凹部の深さが１０．６６ｍｍとなる位置にＰ００が定められている。

このような凹部３２に対し、東京（北緯３４．７°、東経１３５．５°）における、夏至、春分・秋分、冬至のそれぞれ６時から１８時の間の１時間おきの反射効率を計算した。その結果を図６に示す。特に、図６（ａ）は、各季節における再帰反射効率の時間変化を示し、図６（ｂ）は、非再帰反射光１２２のうち水平面であるｚ平面より下へ反射する光線の各季節における反射効率の時間変化を示す。

（ａ）図に示すように、凹部３２が三角直錘形状である場合は、最も高い再帰反射効率が要求される夏至において再帰反射効率が０であり、冬至においても午前と午後で６０％超の再帰反射効率が得られるに留まる結果となる。また、（ｂ）図に示すように、朝夕に水平以下の方向へ反射する非再帰反射光１２２が多く生じる結果となる。水平以下の方向へ反射する非再帰反射光１２２は、歩行者が不快に感じるなどの弊害が多く、好ましくない反射光である。したがって、直錘形状である凹部３２は、再帰反射効率の観点からも、非再帰反射光１２２の反射方向の観点からも好ましくない。

そこで、これらの観点から凹部３２の最適形状を以下に説明する。図７は、夏至における東京での南中時の太陽光を第１形態の凹部３２が受けている様子を示す図である。特に図７（ａ）は斜視図を表し、図７（ｂ）はｘｙ断面図を表す。

図７（ａ）に示すように、第１形態の凹部３２は四角錘形状である。四角錘の各頂点をＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ００とする。このうちＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の4点は、ｙｚ平面に存在して四角形の底面開口を形成し、Ｐ００はｘ軸の負領域に存在して四角錘の頂点を形成する。そして、錘形状の４つの側面としての内面のうち、底面開口の基準辺であるＰ１１−Ｐ１２とＰ００で囲まれる面をＳ２（基準面）とし、基準辺に隣接する第１側辺であるＰ１０−Ｐ１１とＰ００で囲まれる面をＳ１とし、基準辺に隣接する第２側辺であるＰ１２−Ｐ１３とＰ００で囲まれる面をＳ３とし、基準辺に対向する対向辺であるＰ１０−Ｐ１３とＰ００で囲まれる面をＳ０（対向面）とする。本実施形態においては、これら４つの側面は反射面に形成されている。このように定義付けられる凹部３２に対して、各時刻の太陽高度と方位角から太陽光を入射させる演算を試みる。

まず、省エネルギーおよび環境対策の目的からは、夏の正午前後の太陽光を最も効率的に再帰反射させることが望ましい。夏至における太陽の南中高度は、９０°−（緯度−２３．５°）で表される。東京の緯度を３５°として当てはめると、夏至における東京での南中高度は７８．５°となる。

南中時の太陽光を１回反射で同一方向に反射させるには、Ｓ２面がこの角度からの光線に対して直交することと、Ｓ０面、Ｓ１面、Ｓ３面が入射光および反射光を遮蔽しないことが条件となる。すなわち、凹部３２のｘｙ断面の形状について、「ｘ軸とＳ２面のなす角度が夏至における太陽の南中高度の補角＝緯度−２３．５°に等しい」ことと、「Ｓ２面とＳ０面のなす角が９０°以下であること」の２つの条件が満たされる必要がある。

前者の条件は、Ｓ１面が南中時の太陽光線に直交する条件であり、後者の条件は、面Ｓ０、面Ｓ２が入射光および反射光を遮蔽しない条件である。なお、東京の緯度約３５°においてはｘ軸とＳ１面のなす角度は約１１．５°となる。

後者の条件は、換言すると、Ｓ０面が、対向辺から基準面であるＳ２面へ下ろす直交面よりも、開口側とは反対側（ｘ軸負の側）の空間に存在すると言える。更に言えば、直交面よりも開口側の空間には、基準面であるＳ２面と、基準面に隣接する２つの側面であるＳ１面およびＳ３面の３つの面が存在するのみであり、それ以外の面が存在しない。

また、Ｓ０面とＳ２面のなす角が９０°である場合は後者の条件を満たすが、この場合の凹部３２は、季節を問わずいずれの南中時の太陽光も入射方向へ戻す。したがって、夏以外の季節において再帰反射効率を下げたい場合は、Ｓ０面とＳ２面のなす角を９０°以下にすれば良い。

なお、頂点Ｐ００は、真南を向く壁面に再帰反射部材１０を設置する場合は、ｘｙ平面内に含まれることが望ましい。一方、真南を向いていない壁面に設置する予定の場合には、頂点Ｐ００の位置をｚ方向に移動した再帰反射部材１０を選択すればよい。設置する対象の特性に応じて再帰反射部材１０を選択することにより、１日、１年を通じたより好ましい再帰反射効率が得られるよう最適化することができる。また、本形態における四角錘形状は、頂点Ｐ００から底面開口へ下ろした射影位置が、底面開口の重心位置から基準辺の側へ偏位した位置に存在する斜錘形状であることが望ましい。

以下に、凹部３２の形状について好ましい例を順に説明する。図８は、第１形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第１形状における凹部３２は、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００までの深さは１４．８１４ｍｍである。また、Ｐ００は長方形開口の中心から下に１１．０４１ｍｍシフトしている。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１４．９６°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が７５．３３°であるので、上述の条件を満たしている。

図９は、第１形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分で最大６０％、冬至で最大６０％と、夏至を最大に、通年で高い再帰反射効率を発揮する。

図１０は、第１形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第２形状における凹部３２は、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００までの深さは２２．８６８ｍｍである。また、Ｐ００は長方形開口の中心から下に８．３２ｍｍシフトしている。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１６．２°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が６１．８２°であるので、上述の条件を満たしている。

図１１は、第１形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。同図（ａ）からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分の日中で最大４０％、冬至の日中で最大３０％以下と、夏季に高い再帰反射効率を発揮する。これは、上述のように、Ｓ０面とＳ２面のなす角を９０°より小さくしたことにより、夏至以外における再帰反射効率を抑制した結果である。また、同図（ｂ）からわかるように、春から秋にかけての日中においては、地面方向への反射を効果的に抑制している。

図１２は、第１形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第２形状における凹部３２は、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００までの深さは１５．７５ｍｍである。また、Ｐ００は長方形開口の中心から下に１１ｍｍシフトしている。この第２形状においては、再帰反射部材１０を南東向きの壁面に設置することを前提としており、頂点Ｐ００をＰ００−Ｐ１１の真下（ｚ座標が同じ）までシフトしている。これは、南東向きの壁面は正午以降の太陽光がほとんど当たらないので、中心対称の四角錘形状の右半分のみを使用することに相当する。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１４．２５°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が７３．０４°であるので、上述の条件を満たしている。

図１３は、第１形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、日差しを受ける午前中に再帰反射特性を有する。

図１４は、夏至における東京での南中時の太陽光を第２形態の凹部３２が受けている様子を示す図である。特に図１４（ａ）は斜視図を表し、図１４（ｂ）はｘｙ断面図を表す。

図１４（ａ）に示すように、第２形態の凹部３２は五面体形状である。具体的には図７における四角錘形状では基準面と対向面が頂点を共有して隣接していたのに対し、本形態では稜線を共有して隣接する寄棟形状あるいは切妻形状である。五面体の各頂点をＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ００、Ｐ０１とする。このうちＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の4点は、ｙｚ平面に存在して四角形の底面開口を形成し、Ｐ００、Ｐ１１はｘ軸の負領域に存在して五面体形状の２つの頂点を形成する。そして、五面体形状の４つの側面としての内面のうち、底面開口の基準辺であるＰ１１−Ｐ１２と稜線Ｐ００−Ｐ０１で囲まれる面をＳ２（基準面）とし、基準辺に隣接する第１側辺であるＰ１０−Ｐ１１とＰ０１で囲まれる面をＳ１とし、基準辺に隣接する第２側辺であるＰ１２−Ｐ１３とＰ００で囲まれる面をＳ３とし、基準辺に対向する対向辺であるＰ１０−Ｐ１３と稜線Ｐ００−Ｐ０１で囲まれる面をＳ０（対向面）とする。すなわち、基準面Ｓ２と対向面Ｓ０は台形または長方形であり稜線Ｐ００−Ｐ０１を共有する。側面Ｓ１と側面Ｓ３は、三角形であり互いに隣接しない。また、本実施形態においては、これら４つの側面は反射面に形成されている。このように定義付けられる凹部３２に対して、各時刻の太陽高度と方位角から太陽光を入射させる演算を試みる。

まず、省エネルギーおよび環境対策の目的からは、夏の正午前後の太陽光を最も効率的に再帰反射させることが望ましい。夏至における太陽の南中高度は、９０°―（緯度−２３．５°）で表される。東京の緯度を３５°として当てはめると、夏至における東京での南中高度は７８．５°となる。

なお、頂点Ｐ００とＰ０１は、真南を向く壁面に再帰反射部材１０を設置する場合は、ｘｙ平面に対象であることが望ましい。一方、真南を向いていない壁面に設置する予定の場合には、頂点Ｐ００、Ｐ０１の位置をそれぞれｙｚ方向に移動した再帰反射部材１０を選択すればよい。設置する対象の特性に応じて再帰反射部材１０を選択することにより、１日、１年を通じたより好ましい再帰反射効率が得られるよう最適化することができる。また、本形態における五面体形状は、稜線Ｐ００−Ｐ０１から底面開口へ下ろした射影線分が、底面開口の重心位置から基準辺の側へ偏位した位置に存在する形状であることが望ましい。

以下に、凹部３２の形状について好ましい例を順に説明する。図１５は、第２形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第１形状における凹部３２は、２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１までの深さは共に５．８５ｍｍである。また、Ｐ００、Ｐ０１は長方形開口の中心から下に共に１３．８ｍｍシフトしている。また、Ｐ００のｚ座標は、Ｐ１２、Ｐ１３と同じ値であり、Ｐ０１のｚ座標は、Ｐ１０、Ｐ１１と同じ値であるので、凹部３２の五面体形状はいわゆる切妻形状である。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１１．６°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が９０°であるので、上述の条件を満たしている。

図１６は、第２形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分で最大６０％弱、冬至で最大２０％強と、夏至を最大とする再帰反射効率を発揮する。

図１７は、第２形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第２形状における凹部３２は、２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１までの深さは共に２５．４３ｍｍである。また、Ｐ００、Ｐ０１は長方形開口の中心から下に共に８．７１６ｍｍシフトしている。また、Ｐ００のｚ座標は、Ｐ１２、Ｐ１３と同じ値であり、Ｐ０１のｚ座標は、Ｐ１０、Ｐ１１と同じ値であるので、凹部３２の五面体形状はいわゆる切妻形状である。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１３．８８°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が５６．８８°であるので、上述の条件を満たしている。

図１８は、第２形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。同図（ａ）からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分・冬至で２０％以下と、夏至を最大として他の季節で非常に小さい再帰反射効率を発揮する。これは、上述のように、Ｓ０面とＳ２面のなす角を９０°より小さくしたことにより、夏至以外における再帰反射効率を抑制した結果である。また、同図（ｂ）からわかるように、夏の日中においては、地面方向への反射を効果的に抑制している。

図１９は、第２形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第３形状における凹部３２は、２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１までの深さは共に５．８５ｍｍである。また、Ｐ００、Ｐ０１は長方形開口の中心から下に共に１３．８ｍｍシフトしている。また、Ｐ００のｚ座標は、Ｐ１２、Ｐ１３よりも原点寄りであり、Ｐ０１のｚ座標は、Ｐ１０、Ｐ１１よりも原点寄りであるので、凹部３２の五面体形状はいわゆる寄棟形状である。なお、第３形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１１．６°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が９０°であるので、上述の条件を満たしている。

図２０は、第２形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分で最大６０％弱、冬至で最大２０％強と、夏至を最大とする再帰反射効率を発揮する。

図２１は、第２形態における第４形状の各断面および座標値を示す図である。第３形状における凹部３２は、２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１までの深さは共に２５．４３ｍｍである。また、Ｐ００、Ｐ０１は長方形開口の中心から下に共に８．７１６ｍｍシフトしている。また、Ｐ００のｚ座標は、Ｐ１２、Ｐ１３よりも原点寄りであり、Ｐ０１のｚ座標は、Ｐ１０、Ｐ１１よりも原点寄りであるので、凹部３２の五面体形状はいわゆる寄棟形状である。なお、第４形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１３．８８°であり、Ｓ０面とＳ２面のなす角が５６．８８°であるので、上述の条件を満たしている。

図２２は、第２形態における第４形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、その他の季節で低い再帰反射効率を発揮する。なお、第２形態における第３形状と第４形状は寄棟形状であるが、このような形状にすれば、型を用いて凹部３２を整形する場合に、型抜きが容易となる。Ｓ１面とＳ３面を傾けたことにより好ましくない反射光が生じる場合には、これらの面を非反射面とする加工を施せば良い。

図２３は、夏至における東京での南中時の太陽光を第３形態の凹部３２が受けている様子を示す図である。特に図２３（ａ）は斜視図を表し、図２３（ｂ）はｘｙ断面図を表す。

図２３（ａ）に示すように、第３形態の凹部３２は六面体形状である。具体的には図１４における五面体形状では基準面と対向面が稜線を共有していたのに対し、本形態では４つの側面が奥面の四角形と隣接する形状である。六面体の各頂点をＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３とする。このうちＰ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の4点は、ｙｚ平面に存在して四角形の底面開口を形成し、Ｐ００、Ｐ１１、Ｐ０２、Ｐ０３はｘ軸の負領域に存在する。そして、六面体形状の４つの側面としての内面のうち、底面開口の基準辺であるＰ１１−Ｐ１２とＰ０１−Ｐ０２で囲まれる面をＳ２（基準面）とし、基準辺に隣接する第１側辺であるＰ１０−Ｐ１１とＰ００−Ｐ０１で囲まれる面をＳ１とし、基準辺に隣接する第２側辺であるＰ１２−Ｐ１３とＰ０２−Ｐ０３で囲まれる面をＳ３とし、基準辺に対向する対向辺であるＰ１０−Ｐ１３とＰ００−Ｐ０３で囲まれる面をＳ０（対向面）とする。そして、Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３で囲まれる面をＳ４（奥面）とする。また、本実施形態においては、これら４つの側面と奥面は反射面に形成されている。このように定義付けられる凹部３２に対して、各時刻の太陽高度と方位角から太陽光を入射させる演算を試みる。

南中時の太陽光を１回反射で同一方向に反射させるには、Ｓ２面がこの角度からの光線に対して直交することと、Ｓ０面、Ｓ１面、Ｓ３面、Ｓ４面が入射光および反射光を遮蔽しないことが条件となる。すなわち、凹部３２のｘｙ断面の形状について、「ｘ軸とＳ２面のなす角度が夏至における太陽の南中高度の補角＝緯度−２３．５°に等しい」ことと、「Ｐ１０−Ｐ１３とＰ０１−Ｐ０２が張る平面（仮想面）と、Ｓ２面のなす角が９０°以下であること」の２つの条件が満たされる必要がある。

後者の条件は、換言すると、Ｓ０面およびＳ４面が、対向辺から基準面であるＳ２面へ下ろす直交面よりも、開口側とは反対側（ｘ軸負の側）の空間に存在すると言える。更に言えば、直交面よりも開口側の空間には、基準面であるＳ２面と、基準面に隣接する２つの側面であるＳ１面およびＳ３面の３つの面が存在するのみであり、それ以外の面が存在しない。

なお、本形態における六面体形状は、図７に示す四角錘形状もしくは図１４に示す五面体形状に対して４つの側面と交わる平面で二分した底面開口側の形状である。元となる形状が四角錘形状であれば、凹部３２は、側面が仮想的に交わる錘の頂点から底面開口への射影位置が、底面開口の重心位置から基準辺側へ偏位した四角斜錘台形状であることが望ましい。また、元となる形状が五面体形状であれば、凹部３２は、基準面と対向面が仮想的に共有する稜線から底面開口へ下ろした射影線分が、底面開口の重心位置から基準辺の側へ偏位した位置に存在する形状であることが望ましい。また、奥面は、底面開口と平行であること、すなわちｙｚ平面と平行であることが望ましいが、再帰反射部材１０が設置される壁面の角度に応じて傾きを与えても良い。ただし、この場合であっても、上記の条件を満たすことが肝要である。

以下に、凹部３２の形状について好ましい例を順に説明する。図２４は、第３形態における第１形状の各断面および座標値を示す図である。第１形状における凹部３２は、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３までの深さは共に２０．４ｍｍである。なお、第１形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が８．５５°であり、仮想面とＳ２面のなす角が６０．７３°であるので、上述の条件を満たしている。

図２５は、第３形態における第１形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％程度であり、春分・秋分で最大５０％、冬至で最大２０％強と、夏季に高い再帰反射効率を発揮する。

図２６は、第３形態における第２形状の各断面および座標値を示す図である。第２形状における凹部３２は、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３までの深さは共に４３ｍｍである。なお、第２形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が１１．４０°であり、仮想面とＳ２面のなす角が３６．２６°であるので、上述の条件を満たしている。

図２７は、第３形態における第２形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。図からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％程度であり、春分・秋分で最大７０％、冬至で最大５０％強と、夏季に高い再帰反射効率を発揮する。

図２８は、第３形態における第３形状の各断面および座標値を示す図である。第３形状における凹部３２は、２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の開口を有し、開口からＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３までの深さは共に４４．０３７ｍｍである。なお、第３形状は、ｘ軸とＳ２面のなす角度が６．２６°であり、仮想面とＳ２面のなす角が３６°であるので、上述の条件を満たしている。

図２９は、第３形態における第３形状に対する各季節における反射効率の時間変化を示す図である。計算の前提条件は、図６の結果を導いた条件と同じである。同図（ａ）からわかるように、夏至の正午前後の再帰反射効率は８０％以上であり、春分・秋分で６０％強、冬至で最大２０％強と、夏季に高く、冬に低い再帰反射効率を発揮する。また、同図（ｂ）からわかるように、春季から秋季の日中においては、地面方向への反射を効果的に抑制している。

図３０は、本実施形態に係る他の再帰反射部材１１を示す外観図である。これまで説明した凹部３２は、そのサイズに依存せずにそれぞれの再帰反射効率を発揮する。したがって、ベース部材３１に多くの凹部３２を設けようとする場合は、さまざまな配列が考えられる。再帰反射部材１１は、基準辺が互いに平行となるように、同じ大きさの凹部３２が複数設けられている。一方、図３１に示す再帰反射部材１２は、基準辺が互いに平行となるように、大きさの異なる凹部３２が複数設けられている。異なる大きさの凹部３２を敷き詰める場合には、２種類の凹部に限らず、例えば、フラクタルとなるように複数種類の凹部を敷き詰めればより効果的である。もちろん、デザイン的な観点から、規則的な配置に限らず、ランダムな配置を採用しても良い。また、大きさの異なる凹部３２が、それぞれ一つのみで再帰反射部材１１を形成しても良い。この場合、大小様々な再帰反射部材１１を組み合わせて敷き詰めることができる。

以上説明した本実施形態においては、東京を設置場所として説明した。他の設置場所を想定する場合は、上述の条件式に即して、適宜凹部の形状を変更すれば良い。

図３２は、本実施形態に係る再帰反射部材１０を再帰反射性建材としてビル２０の壁面へ設置する工程を説明する図である。上述のように再帰反射部材１０を組み合わせて壁面へ設置する場合、図３２（ａ）に示すように、夏至における南中時刻の太陽９０の太陽光線に対して、基準面であるＳ２が直交するように設置することが肝要であることは上述のとおりである。

再帰反射部材１０をビル２０の壁面へ設置する場合、図３２（ｂ）に示すように、それぞれをボルト４０で固定するなどの設置工程を経る。このとき、当該ビル２０が立地する緯度から夏至における南中高度を算出して、上記条件を満たす凹部３２を有する再帰反射部材１０を選択して採用することができる。または、設置する再帰反射部材１０が有する凹部３２が上記条件を満たすように、ボルト４０の締結により角度を調整することもできる。ボルト４０を用いず、接着剤等を用いる場合であっても、同様に角度調整を施すことができる。

以上の実施形態においては、再帰反射部材１０が少なくとも反射外壁材の一部として形成される再帰反射性建材を例として説明したが、再帰反射部材１０は、もちろん反射外壁材に限らず、様々な形態をとり得る。反射外壁タイル、反射床材、反射瓦などの形態としての再帰反射性建材であっても十分実用的である。例えば反射床材の場合、設置方向が壁材に比較して直交する方向になるので、上述の条件を満たす床面に適した凹部３２を形成すれば良い。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０、１１、１２再帰反射部材、２０ビル、３１ベース部材、３２凹部、３３接続部、４０ボルト、９０太陽、１０１入射光、１０２反射光、１０３入射光、１０４照り返し光、１１０実効方角、１１１夏至の太陽行路、１１２冬至の太陽行路、１２０入射光、１２１再帰反射光、１２２非再帰反射光、１３０円錐

Claims

基準辺を含む四角形の開口を底面とする側面を有し、前記四角形のうち前記基準辺に対向する対向辺から前記基準辺を含む前記側面へ垂直に下ろす直交面よりも前記開口側の空間には、前記四角形のうち前記基準辺を含む前記側面および前記基準辺に隣接する側辺を含む前記側面以外の面が存在しないように形成された凹部を備え、
前記側面のうち少なくとも一面が反射面に形成されている再帰反射部材。
前記凹部は、前記側面が交わる頂点から前記底面への射影位置が、前記底面の重心位置から前記基準辺の側へ偏位した四角斜錘形状である請求項１に記載の再帰反射部材。
前記凹部は、前記側面が仮想的に交わる頂点から前記底面への射影位置が、前記底面の重心位置から前記基準辺の側へ偏位した四角斜錘台形状である請求項１に記載の再帰反射部材。
前記凹部は、寄棟形状である請求項１に記載の再帰反射部材。
前記凹部は、切妻形状である請求項１に記載の再帰反射部材。
前記側面のいずれもが前記反射面であり、
前記底面に入射する光が、前記反射面のうち前記基準辺を含む前記側面で反射された後に、他の反射面で反射されて再帰反射する請求項１から５のいずれか１項に記載の再帰反射部材。
前記凹部を複数備える請求項１から６のいずれか１項に記載の再帰反射部材。
複数の前記凹部は、互いに大きさが異なる相似形を含み、前記基準辺が互いに平行となるように配列されている請求項７に記載の再帰反射部材。
請求項１から８のいずれか１項に記載の再帰反射部材を含む再帰反射性建材。
前記基準辺を含む前記側面は、最も再帰反射率が大きくなる方向に対して直交するように設けられている請求項９に記載の再帰反射性建材。
少なくとも反射外壁タイルの一部として形成される請求項９または１０に記載の再帰反射性建材。
少なくとも反射外壁材の一部として形成される請求項９または１０に記載の再帰反射性建材。
少なくとも反射床材の一部として形成される請求項９または１０に記載の再帰反射性建材。
少なくとも反射瓦の一部として形成される請求項９または１０に記載の再帰反射性建材。
基準辺を含む四角形の開口を底面とする側面を有し、前記四角形のうち前記基準辺に対向する対向辺から前記基準辺を含む前記側面へ垂直に下ろす直交面よりも前記開口側の空間には、前記四角形のうち前記基準辺を含む前記側面および前記基準辺に隣接する側辺を含む前記側面以外の面が存在しないように形成された凹部を備え、前記側面のうち少なくとも一面が反射面に形成されている再帰反射部材を、夏至における南中時刻の太陽光線に対して前記基準辺を含む前記側面が直交するように設置する再帰反射部材設置段階を含む建築物の建築方法。