JP2003251137A

JP2003251137A - 調湿材料及び湿度制御方法

Info

Publication number: JP2003251137A
Application number: JP2002052139A
Authority: JP
Inventors: Norio Ando; 則男安藤; Masao Kobayashi; 正男小林; Masahiro Shishido; 昌広宍戸; Fumio Segawa; 二三男瀬川
Original assignee: R TEC KK; SO SEKKEI KK
Current assignee: R TEC KK; SO SEKKEI KK
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-09
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP3980905B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】建築廃木材や有機物の廃棄材料などを原料
とする炭化材等に空気中の水分子と馴染みやすい基を持
った薬剤を担持することによって吸放湿コントロール機
能のすぐれた調湿能力(HCC)を持つ調湿材料をつくり出
し、相対湿度の変化に対応したパッシブな湿気制御方法
や換気装置を提供するにある。【解決手段】調湿基材としての木炭等の表面に、調湿
剤としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ♯１０００）
２０％（ｗｔ％）等を担持させ、空気中の相対湿度７０
〜８０％を超えると吸湿し、それ以下では放湿作用をす
る特定吸放湿帯域を持たせたＡ調湿材料と、調湿基材と
しての木炭の表面に、調湿剤としてポリエチレングリコ
ール（ＰＥＧ♯４０００）２０％（ｗｔ％）を担持さ
せ、相対湿度８０〜９０％以上になると吸湿作用をする
特定吸放湿帯域を持たせたＢ調湿材料とを、複層構造、
或は混合して達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木炭及びその他の建築
材料等調湿能力(ＨｕｍｉｄｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ
Ｃａｐａｃｉｔｙ)を向上させ、近年の冷暖房効率の向
上や高気密化による数時間単位の短いサイクルで変動す
る気温や湿度の変化に応じた吸放湿性能や、恒湿性能を
必要とする住宅や倉庫、食品保存庫、農業施設等の床下
気候や特定の湿度環境、梱包コンテナや包装材などにお
いて特定湿度帯域で作用する調湿性能を持たせることで
吸放湿コントロールを可能とし、湿気に起因する建築の
耐久性欠落や室内等の湿気に影響される空気環境などを
改善、また、食品や物品の保存等に寄与する調湿材料と
湿度制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】日本の気候が高温多湿、及び、近年の冷暖
房効率の向上や高断熱・高気密化による建築工法の変化
に伴う建物内の気候環境を考えた場合、床下や小屋裏の
防湿方法が建物の耐久性を考える上できわめて大切であ
り、木造建築物の床下の防湿方法は、地面から床面まで
の高さ４５ｃｍ以上、外壁に面する布基礎に５メートル
以下ごとに面積３００ｃｍ^２以上の床下換気孔の設置が
建築基準法で義務づけられている。

【０００３】木造住宅の床下は、夜と朝は土の表面が床
下の空気温度より高くなる。このため土がむき出しの場
合、土中から蒸発する水蒸気を減少させる方法が必要
で、布基礎内部にソイルカバーとしてポリエチレン防湿
フィルムを敷設する工法がとられ、その上で床下の風通
しを良くし適切な通風孔をなるべく高い位置に適宜設置
することが必要である。

【０００４】床下空気の含湿率を比較すると重量含湿率
で５〜１０％床下空気が外気より高く、また、冬より夏
場が高く、更に梅雨と秋雨の時期が最も高くなる。これ
は日本が高温多湿で土壌の水位が高く地表面より1メー
トル位まで地表の蒸発水分の影響が多くあるためと言わ
れる。このため、床下の湿度はソイルカバーを施した場
合でも夏期は相対湿度９５％を越える観察データがあ
り、常に湿潤となって木材腐朽菌の繁殖に適した環境に
なる。

【０００５】逆に、冬場は相対湿度７０％前後で推移す
るが、床下の通気が悪い水回り部分や閉所では空気の滞
留が起こり、これに室内の暖気が入って空気中の絶対湿
度が上昇し相対湿度８０％になると床板や柱及び壁の連
通した部分に表面温度２０℃前後で結露することにな
る。このことは床下に外部からの湿気の進入がある以上
ソイルカバーだけで湿気をコントロールできない事を示
している。つまり、防湿フィルムを施工しても結露は起
こると言わざるをえない。したがって床下の結露や、湿
気に起因する木材腐朽菌の発生などの被害が増えつつあ
ることから調湿対策が建築の耐久性を考える上で重要な
課題となっている。

【０００６】

【床下気候と湿気】建物の耐久性、とりわけ床下の耐久
性は前述したように床下の湿度によって大きな影響を受
けることになる。財団法人日本住宅・木材技術センター
で行なった床下温度及び相対湿度の変動調査等から床下
の湿度は以下のようにまとめられる。温度および相対湿
度の日内変動は外気の影響を受ける。雨天時は晴天時に
比較して温度および相対湿度とも変動は小さい。晴天時
の相対湿度は温度の上昇に伴って低下し、朝方に相対湿
度の最大値を生じるが測定場所や季節によって差があら
われる。床下の温度は外気による影響をあまり受けない
が、相対湿度は外気による変動を受けやすい。このこと
から梅雨や秋雨時の外気湿度の変化に追従することから
防湿対策を必要とする。床下の相対湿度は夏期に高く、
冬期に低下する。このことから相対湿度は外気による変
動を受けやすく連動していると言える。方位や場所によ
る違いは、北西床下は変動幅が少なく東南床下は変動が
大きい。これは換気や日射などの影響を受ける東南側と
受けにくい北西側の違いと思われる。床下の相対湿度の
変動は温度の変化に大きな影響を受ける。床下内に室内
や土穣等から水分が供給されると温度との関係で相対湿
度が高くなる。また、外気に対しての傾斜も大きい。台
所まわり及び居間の床下は、室内からの湿気の影響や土
壌面からの湿気の停滞により高い相対湿度が見られる。
ソイルカバーの施工や生活状態にもよるが関東以西では
７月中旬をピークに前後２ケ月半が相対湿度８０％〜１
００％の期間となり、１０月から５月までは８０％以下
になる。逆に東北や北海道の寒冷地では冬期でも７０％
以下になることはなく夏期は相対湿度８０％〜１００％
となり年間を通して８０％以上に保たれ、通気が悪くな
ると室内の暖気や湿気の影響で床下結露を激しく起こす
ことになる。

【０００７】

【建物の空気調整】高断熱・高気密化による建築工法で
は、居室等の空気環境の調整を全室暖房によって温度差
と湿度差をつくらないようにすることと、過剰な湿度は
機械換気によって制御することを空気調和の基本的な方
法としている。つまり、非暖房室がないことや換気扇等
による計画換気を前提として高断熱・高気密化住宅はつ
くられている。

【０００８】床下の防湿対策は、床下に湿気を帯びた冷
たい空気が潜り込んだり、滞留したりしないようするこ
とと、床下空気と基礎や床材などの温度差を発生させな
いことである。床下に通気空間つくらないことも対策と
して良い方法で、土間コンクリート床工法がある。この
場合は建築基準法でも床下換気孔の設置を義務付けてい
ない。しかし、これらの方法は特殊構造による建築方式
としてプレハブ会社等に特許を取得された工法が多く、
従来の木造住宅ではソイルカバーによる防湿方法が一般
的である。

【０００９】床下の空気が建物に与える影響としては、
木材への湿気的影響と温度差による表面結露と絶対湿度
による木材の含水率の上昇にともなう木材腐朽菌の発育
による耐久性の欠落やダニやカビの発生と言えるもの
で、床下の湿度はソイルカバーを施工した場合でも夏期
は相対湿度９５％を越え常に湿潤となって木材腐朽菌
（表１）の繁殖に適した環境になる。この木材腐朽菌は
２０℃〜３０℃程度が発育に適した環境で、この温度と
適当な水分と空気があれば、急激に発育して木材を腐ら
せる。

【００１０】

【表1】

【００１１】木材はグラフ１に見られるように周囲の空
気の相対湿度が高くなると、それに比例して平衡含湿率
（含水率）が高くなり、相対湿度８０％を超えると急激
に含有水分が増大する。この結果、結露が発生しなくて
も床下の空気が高い湿度を保つことで木材に水分を与え
ることになり、これに結露が加わるとさらに腐朽菌の発
育に適した水分を補給することになる。

【００１２】

【グラフ１】

【００１３】木材の腐朽性能は、野外杭試験(奈良林業
試験所)、腐朽試験(恒温恒湿)、及び木材工業ハンドブ
ック(農水省林業試験所)等の試験データから木材の耐用
年数は表２の様になるが、この数値は最悪の場合であり
通常はこの数値の２〜３倍の耐久性を持ち湿度環境が良
ければ数百年の耐久性がある事は歴史的建造物からもう
かがえる。

【００１４】

【表２】

【００１５】逆に、冬場は相対湿度７０％前後で推移す
るが、床下の通気が悪い水回り部分や閉所では空気の滞
留が起こり、これに室内の暖気が入って空気中の絶対湿
度が上昇し８０％超えると床板や柱及び壁の連通した部
分に表面温度２０℃で結露水が発生する。木材や断熱
材、石膏ボード等の建築材料が吸放湿によって平衡状態
になる乾燥速度は、吸湿速度より放湿速度が非常に遅
く、繊維質材料で数十時間、木材の板材で５０〜１００
時間、木材（厚物）や石膏・漆喰で１ケ月、モルタルや
コンクリートは数年と言われる。このため夏期に湿潤化
した木材は冬場の乾燥期に入っても含湿率が高く表面結
露を発生しやすく、床下の構造材の劣化は前記表２のよ
うな調査データになっている。最近は、特に外国からの
輸入木材が多く国産の松材や桧材といった耐久性の良い
材料を使わないようになって、なおさら床下の湿度管理
は建物の耐久性を考える上で重要な要素と言わざるをえ
ない。

【００１６】

【木炭の湿気調整効果】現在、床下の調湿調整材料とし
て木炭を袋詰めした製品が床下に敷設されている。この
調湿調整材料の敷設効果は高湿時に空気中の水分を吸着
し湿度が１００％になるのを防ぎ、低湿時に吸った水分
を吐き出すことで湿気をコントロールし、床下の湿度を
９５％以下に保つことを唱っている。その根拠になって
いるのが、財団法人日本住宅・木材技術センターで平成
４年から平成８年にかけて行なった筑波市、浦和市、富
山市、岡崎市、鹿児島市での床下温度及び相対湿度の変
動調査と木炭の敷設実験データである。木炭の調湿効果
を以下のように説明している。木炭は調湿機能を所持
し、しかも吸湿及び脱湿の繰り返しができる。相対湿度
８５％の環境の中に木炭を放置すると、飽和状態で１４
％〜１６％に、また相対湿度９５％〜１００％で１６％
〜１９％の含水率まで吸収することが可能である。これ
らの値は木材でいう繊維飽和点に相当すると考えられ
る。調査した５地域とも床下の木辺の含水率は相対湿度
の変動に応じて変化する。含水率は４月から８月にかけ
て上昇し、夏期間は高い含水率で推移し梅雨の時期に２
５％の高い含水率を示した。このとき木炭を敷設してい
るところでは空気中の相対湿度は８５％まで上昇するが
含水率は１４〜１８％の範囲となり木炭敷設の効果が現
れている。寒冷地の場合も同様な傾向を示し、夏期と冬
期の相対湿度と木材含水率の関係をみると、木炭敷設場
所では相対湿度７０％の時、含水率は１６％であるが、
木炭敷設していないところでは相対湿度７０％で含水率
が２０％となることがある。また、木炭敷設をしている
と相対湿度が８０％〜１００％になっても含水率が１４
％〜１８％と低く推移するようになり、これまで、一般
に夏期の床下の相対湿度が高く木質部材の耐久性に大き
く影響すると考えられていたが、寒冷地では冬期の相対
湿度が非常に重要であることが明らかになった。

【００１７】木造住宅の床下の気象環境が、相対湿度９
０％以上を示すようであれば、床下内に露出している木
材は含水率２５％以上を示していると言われる。そこ
で、床下に木炭を敷き相対湿度と含水率の関係を調査し
たのが財団法人日本住宅・木材技術センターの実験であ
る。木炭の吸放湿の性能については、相対湿度９５％
（気温３０℃）のデシケーターに土と水分補給装置を木
炭と一緒に入れ、２週間目にデシケーターから取り出
し、その後３０℃のインキュベーターに入れ２週間乾燥
した結果を記録しており、木炭は２週間で水分率８％〜
１０％まで吸湿しその後吸湿しなくなり、インキュベー
ターによる操作の後、再び吸湿させると８％〜１０％の
吸収があること、また、木炭は１６％〜２０％まで湿気
を吸着し、放湿は７％付近まで低下するとの報告されて
いる。以上の実験等から木炭を入れた床下とそうでない
ところで相対湿度や木材の含水率の変化に違いが発生
し、木炭の調湿機能は吸湿率で１３％ないし１４％、焼
成温度や条件によって１８％〜２０％と推定し調湿効果
を唱っている。しかし、これが木炭による調湿効果なの
かについては、木炭の調湿能力（ＨＣＣ）の点から再考
する必要がある。

【００１８】

【調湿能力（ＨＣＣ）】最近、材料の吸放湿性能は、調
湿性能試験によって把握する研究者や研究機関が増えて
きた。相対湿度９０％で測定した水蒸気吸着量（Ｗ１）
と湿度を５５％に下げたときの吸着量（Ｗ２）の差を調
湿能力（ＨｕｍｉｄｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌＣａｐａ
ｃｉｔｙ）と定義しており湿気の吸着と放湿の関係を現
すものである。この吸放湿性能評価を大阪市立工業試験
所で炭化材料に行なった結果が表３である。この調湿能
力（ＨＣＣ）は、相対湿度の変化に対して材料がどの程
度の吸放湿量（重量％）があるかを現すもので、木炭類
は総じて２．０％〜３．０％程度の吸放湿性能で木質系
活性炭と石炭系活性炭は調湿能力（ＨＣＣ）が高い。

【００１９】

【表３】

【００２０】この調湿能力（ＨＣＣ）を確かめる実験を
山形県工業技術センターで行なった結果が表４である。
木炭（約９００℃、７００℃、５００℃で焼成。）の調
湿能力（ＨＣＣ）は９００℃、７００℃、５００℃平均
で１．４％〜２．１％しかない結果になった。大阪市立
工業試験所の実験からも木炭の調湿能力（ＨＣＣ）は木
炭重量の２〜３％程度しかないことから、一般的に木炭
の調湿能力が過大評価されていることが証明された。

【００２１】

【表４】

【００２２】また、木炭の吸湿率は表４の結果から木炭
の細孔構造によって１０〜１５％前後有していると見ら
れ、各種材料の吸湿率グラフ２(建築気象/斉藤平蔵著)
によるデータや財団法人日本住宅・木材技術センターの
測定した５〜１０％程度という数値と一致している。し
かし、財団法人日本住宅・木材技術センターの湿気の放
湿に関する数値７％は、強制乾燥により放出した湿気量
で、大気の相対湿度変動に追従した自然換気による放湿
とは言い難い。本考案にかかる実験から木炭は常温で
は、一度吸った湿気は離しにくい性質を持っている結果
が知見された。グラフ３参照。

【００２３】

【グラフ２】

【００２４】

【調湿材料(HCC炭)の製造】木炭に調湿能力（Ｈｕｍｉ
ｄｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌＣａｐａｃｉｔｙ）を付与
することは、未処理木炭の低い調湿能力（ＨＣＣ）を改
善し、近年の冷暖房効率の向上や高気密化によって数時
間や１日単位の短いサイクルで変動する床下や小屋裏な
どの湿度の変化に対応した吸放湿調整や恒湿性をもたせ
ることが目的であり、従来の木炭より調湿能力(ＨＣＣ)
と吸放湿速度に優れた調湿材料（ＨＣＣ炭）の開発が技
術要件と言える。

【００２５】従来、空気中の湿気の調整には、除湿剤や
乾燥剤として珪酸カルシウム水和物、珪藻土、シリカゲ
ル、活性炭、紙などが使われている。しかし、これらの
建材や材料は湿気の吸着（吸湿）には優れた性能を示す
ものの一度吸着した湿度を放湿しないため、含湿率は高
いが放湿率が低く飽和量に達すると吸湿機能をまったく
発揮しないなど湿気の調整作用に適していないことが実
験によって確かめられた。グラフ３参照。

【００２６】本発明の調湿材料(HCC炭)は、表面にポリ
エチレングリコール（ＰＥＧ）担持させて調製した物
で、特許３１０６１１２号の製造方法に準拠する技術で
作られるものである。焼成温度約５００℃、７００℃、
９００℃の木炭の場合、杉や桧等の木炭が適しており空
気に接触する有効面積の比率が大きいことが効果的であ
る。炭化温度が低い場合３ｎｍ以下の細孔はできずメソ
ポアやマクロポアで比表面積も１００〜２００ｍ^２／ｇ
前後となる。また、約７００℃〜９００℃で炭化すると
１ｎｍ以下のミクロポアが発達し比表面積も３５０〜６
００ｍ^２／ｇとなる。また、活性炭は細孔が１ｎｍ以下
の平均１０〜２０Åのミクロポアで比表面積も１０００
ｍ^２／ｇ前後となる。表面にポリエチレングリコール
（ＰＥＧ♯１０００）を担持した本発明の調湿材料(HCC
炭)と他の材料と吸放湿性能の比較実験を重ねた結果、
相対湿度９０％と相対湿度５５％の湿度変化時における
調湿能力(ＨＣＣ)は、未処理炭や珪藻土、パーライトに
水酸化ナトリウム処理した材料のＨＣＣ値が１．０〜
３．０％と低く一度吸着した湿気は吐き出さないという
結果であった。これに対して本発明の調湿剤（ＰＥＧ♯
１０００２０％（ｗｔ％）処理）は、気温２０℃のＨ
ＣＣ値で３０．１〜３４．０％と高く（表５・グラフ３
参照。）、調湿能力（ＨＣＣ）及び吸放湿速度が極めて
早いこと、尚且つ特定な反応湿度帯域を持ち相対湿度７
０％以上になるとに優れた吸着性能を発揮することが知
見され、すぐれた調湿能力(ＨＣＣ)材料であることが特
長である。

【００２７】

【グラフ３】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【グラフ４】

【００３０】この吸放湿特性は、グラフ４に示すよう
に、グラフ５に示すＰＥＧの吸湿特性と木炭の細孔構造
による吸湿特性が複合された効果で、すぐれた調湿性能
は木炭の表面性状、吸着速度と放湿性はＰＥＧの分子構
造の特長であり本発明の特長である。したがって、本発
明はグラフ３のデータに見られるように調湿能力(HCC)
において、未処理炭や珪藻土、パーライトに水酸化ナト
リウム処理した材料等に比較して格段の調湿性能を具現
化するものである。よって、その効果は相対湿度７０〜
８０％以上になると急激に湿気を吸収し、それ以下にな
ると湿気を急速に吐き出す吸放湿コントロールによっ
て、建築物の結露防止や耐久性の向上及び快適環境の提
供という課題に寄与する技術である。

【００３１】

【グラフ５】

【００３２】本発明の調湿材料 (HCC炭)は、建築解体現
場から大量に発生する廃木材等を原料としたリサイクル
木炭に吸放湿性を付与し、建物の床下や小屋裏等の湿度
調整を行なう調湿剤や調湿建材としての利用がねらいで
ある。そのため調湿基材としての木炭の吸湿特性とその
表面に担持する調湿剤としてのＰＥＧやその他の薬剤の
調湿性能を複合的に作用せしめた点が特長である。

【００３３】

【水分の吸着構造】水分子は極性を持っており、同じよ
うに極性を持つ物質とよく馴染む性質がある。したがっ
て、材料を構成する物質が極性を持ち親水性の場合に
は、その表面に水分子が付きやすいと言うことになる。
本発明にかかる調湿材料(HCC炭)の実験では木炭の炭化
温度との関係は炭化温度の高いものほど反応性が増大す
ることが確かめら約７００℃が最もすぐれた性能を発揮
した。これは、比較的低い温度で焼成したために木質の
主成分であるリグニンやセルロースといった水に馴染み
やすい分子構造をまだ残しているためと思われる。さら
に，このような木炭の性質をさらに向上させ、あるいは
元々こうした性質を持たなかった木炭に水と馴染みやす
い性質を付与するために、木炭の表面に水と馴染みやす
い、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−Ｎ＜（−ＮＨ_２、−ＮＨ
φ、−Ｎφ）、＞ＣＯ、−Ｏ−等の基を持った薬剤を担
持すればよいことになる。

【００３４】本発明の特長であるポリエチレングリコー
ル（ＰＥＧ）は、ポリエチレングリコールに対するエチ
レンオキシド付加反応でえられる長鎖重合体でＨＯ・Ｃ
Ｈ_２（ＣＨ_２・Ｏ・ＣＨ_２）ｎ−ＣＨ_２・ＯＨの式で表
され−ＯＨ基を持った構造で分子量によってＰＥＧ♯２
００〜♯６０００まである。本発明の調湿作用は、ポリ
エチレングリコール（ＰＥＧ）の水分吸着を利用してお
り、実験からＰＥＧ(♯１０００)は、相対湿度７０％を
超えると急激に水分吸着をする吸湿特性示し、ＰＥＧ
(♯４０００)は、相対湿度９０％を超えると吸湿反応す
る特定湿度帯域特性をもっている特長（グラフ５）。
また、担持材料重量あたり３０〜４０％の吸湿率を有し
ており、焼成温度約７００℃木炭と組合せた場合、相対
湿度の変化によって湿度制御する調湿性能(HCC)を持っ
ている特長。また、水分吸着による膨潤率も１％と小さ
く、木炭等の担持体の構造に影響されずに水分子のみを
吸着すると同時に相対湿度が低下すると水分子を素早く
離す性質を持っている特長を利用したものである。ＰＥ
Ｇ♯１０００の２０％（ｗｔ％）水溶液処理した調湿材
料(HCC炭)は、気温２０℃、相対湿度９０％〜５５％で
調湿能力(ＨＣＣ) ３０．１〜３４．０％を示してお
り、また、木炭や木材などに比較して２４時間以内で追
従する優れた吸着放湿速度を持っている（グラフ６）。

【００３５】

【グラフ６】

【００３６】水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）も−ＯＨ基を持っており同様の水分特
性を示す調湿剤であるが、吸放湿性能（ＨＣＣ）は、吸
収性のないパーライトにＮａＯＨ１０％（ｗｔ％）液を
修飾した物で調湿能力(ＨＣＣ)３．０〜６．０％程度で
ある（グラフ３）。また、吸着速度も一定の吸湿率に
達するのにパーライトにＮａＯＨ１０％（ｗｔ％）で１
月前後と反応が遅い（グラフ６）。

【００３７】実験では、水酸化ナトリウムや水酸化カリ
ウムに比較してＰＥＧが優れた調湿性能（ＨＣＣ）を示
していることが確かめられているが、調湿剤としては、
ＰＥＧの他に分子に−ＯＨ基や−ＣＯＯＨ、−Ｎ＜（−
ＮＨ_２、−ＮＨφ、−Ｎφ）、＞ＣＯ、−Ｏ−等の基を
持っている薬剤が適しており、ＰＥＧ及び水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等の他、脂肪酸塩、スルホン酸
塩、リン酸塩、アミン塩、第４級アンモニア塩、グリセ
リン脂肪酸、ソルビタン脂肪酸、ショ糖脂肪酸、低級カ
ルボン酸などの無機・有機両性を持たせた化合物やアス
コルビン酸、アニリン、リンゴ酸、アミノエチルエタノ
ールアミン、ベンジルアミン、ポリエチレンイミン、モ
ルホリンを含むアミン類、ビタミン、塩素酸塩、亜塩素
酸塩、酸化鉄、酸化コバルト、硫酸第二銅、硫酸第一
鉄、塩化第一スズ、トリエチレンジアミン、ヨウ素、ヨ
ウ化カリウム、ヨウ化第一スズ、リン酸・重クロム酸カ
リ混液などがある。しかし、アンダーラインの項目は劇
薬や毒物であるため使用に際しては注意が必要である。
また、水酸化ナトリウムなどの塩類は、湿気に会うと潮
解性を示すために本発明の調湿目的に沿わない。

【００３８】

【実施例その１】本発明の調湿材料(ＨＣＣ炭)は、木造
住宅等の床下の調湿を目的に図１に示すように２重構造
の袋に詰めて利用するのが適している。Ａ調湿材料１は
空気中の相対湿度７０〜８０％を超えると吸湿しそれ以
下では放湿作用をする特定吸放湿帯域を持たせるため、
調湿基材としての木炭の表面にポリエチレングリコール
（ＰＥＧ♯１０００２０％（ｗｔ％）処理）を担持さ
せて調製し、Ｂ調湿剤２は相対湿度８０〜９０％以上に
なると作用する特定吸放湿帯域を持たせるように調湿基
材としての木炭の表面にポリエチレングリコール（ＰＥ
Ｇ♯４０００２０％（ｗｔ％）処理）を担持させて調
製しており、調湿能力(HCC)の違う調湿材料を袋3に入れ
ての２層ないし複層にすることで高湿度から低湿度へ湿
気が移動する湿流現象や透湿現象を利用して湿気を制御
し、外側の調湿剤表面に水分子の飽和状態をつくらない
ようにし透湿傾斜をつくることで吸放湿コントロールを
自在としたものである。従って、調湿材料(ＨＣＣ炭)
は、床下の相対湿度が７０％を超えると吸湿しそれ以下
で放湿する作用を発現し、２層構造にすることで低湿度
では内部から外部に湿流や透湿現象が発生し湿気を放出
するように発明されたものである。その際、袋に使用す
る素材は、ポリエチレン製の不織布やメッシュ状に織ら
れたシートが適しており、材質そのものに吸湿性がある
木綿や羊毛等の繊維は適さない。

【００３９】この場合、調湿材料(ＨＣＣ炭)が吸湿する
ことで適度な湿気を持ち、カビや菌類、または細菌等の
発育環境になることが懸念されるが、この防カビ、防菌
はＰＥＧの担持操作をする過程で第４級アンモニア塩や
アルキルアミン塩型のカチオン系防菌剤を適量加えて処
理することが適している。

【００４０】図２は調湿材料(ＨＣＣ炭)を床下に使用し
た施工状態を示す図で、この場合床下の土間面に土から
の湿気の蒸発を防ぐ防湿フィルム４を施工し、その上に
適宜、袋3に入れた調湿材料(ＨＣＣ炭)を敷き並べて使
用するのが適している。また、建物の基礎には外部への
空気の連通を行なう通風孔が設置されることが過剰な湿
気を排出する上で良い。

【００４１】

【実施例その２、透湿傾斜構造と調湿コントロールの説
明】本発明は、木炭を主原料とした調湿材料(ＨＣＣ炭)
以外に、調湿基材として、水蒸気を通過しやすく、吸湿
固着しない紙、化学繊維布、羊毛、活性炭、鉱物繊維断
熱材、硬質ポリウレタンフォーム等やこれらに木炭粉を
混入したものを使用し、これら調湿基材の表面にポリエ
チレングリコール（ＰＥＧ）を担持させた調湿材料を２
層ないし復層構造に成形し、吸湿側に相対湿度が所定の
数値(X)になると吸湿しそれ以下では放湿作用をするよ
うに調製したＡ調湿材料１を組合せ、放湿側に相対湿度
(X)以上の水蒸気圧なると吸湿しそれ以下では放湿作用
をするように調製した調湿材料(Ｂ)を配置し組合せたこ
とを特長とする透湿傾斜を利用した湿気の排気方法とそ
れに係るシート及びボードも出願の重要な要件である。

【００４２】湿気は図３に示すように、空気中の水蒸気
圧の高いほうから低い方へフィックの法則で分子拡散す
る。このため水蒸気圧の高いほうから低い方へ湿流現象
が発生する。特に冬場には室内の高温側から外部の低温
側に水蒸気が流れる湿流が起こる。この時、内部と外部
に壁や仕切りがある場合、物体をはさんで図４のような
透湿現象が発生する。透湿現象は、透湿素材の含湿率の
多い方から少ない方に吸着水分が移動する現象である。
この湿流や透湿現象は、材料の材質や素材の疎密によっ
て違いが発生する。

【００４３】透湿材料内の湿気の流れは、その組成によ
って水蒸気で通過するもの、素材に水として付着し、自
由な動きはできないが固着しないで移動する半自由水、
および素材中の細胞水や結晶水の増加によって固着する
ものに分けられる。水蒸気が通過しやすい透湿素材に
は、紙や布、木炭、活性炭、石膏ボード、漆喰、木質繊
維板、木材、鉱物繊維断熱材、硬質ポリウレタンフォー
ム、ＡＬＣ板などがある。逆に完全に透湿しないものと
して０．１ｍｍ以上のポリエチレンフィルムや３５ｋｇ
以上のアスファルトルーフィングがある。透湿性がある
が素材の厚さや疎密に比例して透湿抵抗（透湿比抵抗
値）が大きくなる素材として、鉄筋コンクリート、モル
タル、木材、気泡コンクリート、プラスターボード、ポ
リスチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、鉱物
繊維断熱材などがある。

【００４４】本発明に係る調湿材料の調湿コントロール
は、図５に示すように２種類以上の透湿抵抗値と調湿能
力(ＨＣＣ)の違う材料を組み合わせた構造によるもの
で、水蒸気圧が同じ状態で湿流もしくは透湿現象を発生
させ、一定の方向に湿気の移動を意図的に制御したもの
である。この場合、Ｂ調湿材料２はＡ調湿材料１より透
湿抵抗値が小さく調湿能力(ＨＣＣ)の対応相対湿度域の
高いものを組み合わせ水分子が透湿傾斜によりＡ調湿材
料１よりＢ調湿材料２に移動する。

【００４５】本発明の調湿基材として好適な材料は、湿
気が水蒸気で通過しやすく、素材に水として付着して
も、吸湿固着しない半自由水として移動しやすい、透湿
抵抗値が小さく、尚かつ透湿比抵抗値の小さい材料が適
しており、紙や化学繊維布、羊毛、木炭、活性炭、パー
ライトなどである。これに対して透湿抵抗値が小さく透
湿比抵抗値の大きな材料は、素材中の細胞水や結晶水の
増加によって湿気を固着して離さない性質を持ち吸湿率
(含水率)は高いが放湿性が小さいため調湿に適さない。
石膏ボード、漆喰、木質繊維板、木材、繊維パルプ、ゼ
オライト、珪藻土、セメント、石膏、鉱物粘土などであ
る。本発明では、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を
担持させた木炭や活性炭が特定の湿度帯域ですぐれた吸
湿性と放湿性を有していることを発見し床下空気中の調
湿制御に調湿剤(ＨＣＣ炭)として利用している。

【００４６】また、本発明は、床下に敷設する以外に、
図６、図７に説明する建物床下から湿気を排出する換気
装置としての利用や、図８、図９に説明するように、湿
気が片側から一方向に流れるようにＡ調湿材料1、Ｂ調
湿材料２をシートやボードに成形した建築材料とし、押
し入れなどの湿気調整用材料、また、その逆に特定の湿
気を函内や物品に与える包装材などに利用できるもので
ある。

【００４７】この場合の調湿材料は、木炭にＰＥＧを担
持させた調湿剤(ＨＣＣ炭)だけに限定したものでなく、
透湿抵抗値が小さく、尚かつ透湿比抵抗値の小さい紙や
化学繊維布、羊毛、活性炭、パーライト鉱物繊維断熱
材、硬質ポリウレタンフォーム等の調湿基材に、調湿作
用を持った調湿剤を担持させた調湿材料で２層構造、も
しくは復層に組み合わせた構造をしてなる透湿傾斜性を
持つ材料であればよい。

【００４８】本発明に用いるポリエチレングリコール
（ＰＥＧ）は、エチレンオキシド付加反応でえられる長
鎖重合体でＨＯ・ＣＨ_２（ＣＨ_２・Ｏ・ＣＨ_２）ｎ−
ＣＨ_２・ＯＨの式で表され−ＯＨ基を持った構造で分子
量によってＰＥＧ♯２００〜♯６０００まであり、その
分子数によって一定の相対湿度を超えると急激に水分吸
着をする調湿特性示し、また、その逆も制御できるため
すぐれた調湿コントロールが可能となる。

【００４９】

【実施例その３、床下湿気の排気方法と換気】図６は、
床下の湿度コントロール用に施工した状態を示す調湿換
気の例で、建物の基礎に復層構造に調湿材料を成形し、
内側に相対湿度６０〜７０％以上になると吸湿しそれ以
下では放湿作用をするように調製したＡ調湿材料１、外
側に相対湿度７０〜８０％以上になると吸湿しそれ以下
では放湿作用をするように調製したＢ調湿材料２を組合
せ透湿抵抗値と吸放湿能力(ＨＣＣ)の相対湿度域の違う
２種類の調湿材料を組合せたことで内側と外側の水蒸気
圧が同じ状態でも湿流もしくは透湿現象を発生させ、水
分子がＡ調湿材料１よりＢ調湿材料２に移動する透湿傾
斜により一定方向に電気等の動力を使わずに自動的に湿
気の移動を発現するようにしたものである。Ａ調湿材料
１及びＢ調湿材料２は、調湿基材として木炭(ＨＣＣ
炭)、活性炭、紙、化学繊維布、羊毛、活性炭、鉱物繊
維断熱材、硬質ポリウレタンフォーム等やこれらに木炭
粉を混入したものを使用し、これらの調湿基材の表面に
調湿剤としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を担持
させたものである。

【００５０】図８、図９は、湿気除去シートやボードと
して建築物の壁や天井、押入れなどの湿気調整用材料と
して、また、その逆に湿気を保湿し室内や物品に適度な
湿気を与える内装材や包装材などに利用する調湿材料の
構成を示す図である。この場合、調湿基材として木炭の
表面にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を担持させた
調湿材料のみに限定されるものでなく、調湿基材とし
て、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を担持した活性
炭、紙、化学繊維布、羊毛、活性炭、鉱物繊維断熱材、
硬質ポリウレタンフォーム等やこれらに木炭粉を混入し
た材料等の一種、又は複数種を組みあわせたものでもよ
く、表面の仕上材は透湿抵抗の小さな紙や不織布、多孔
質フィルム等で構成されものが適している。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、前述のように木炭等調湿基材
の細孔構造による吸湿特性とＰＥＧの分子構造による吸
着速度と放湿性が複合された調湿材料をつくり、相対湿
度７０〜８０％以上になると急激に湿気を吸収し、それ
以下になると湿気を急速に吐き出す吸放湿コントロール
によって、未処理炭や珪藻土、パーライトに水酸化ナト
リウム処理した材料や従来の調湿材に比較して調湿能力
(HCC)において格段の調湿性能を具現化するものであ
る。また、透湿抵抗値と調湿能力(ＨＣＣ)の対応湿度域
の違う２種類の調湿材料を組合せることで両側の水蒸気
圧が同じ状態でも湿流もしくは透湿現象を発生させ透湿
傾斜により水分子が一定方向に自動的に移動することで
電気等の動力を使わずに湿気の移動を発現するようにし
たパッシブな湿気制御方法や換気装置を提供するもの
で、建築物の結露防止や耐久性の向上及び快適環境の提
供という課題に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】調湿材料(ＨＣＣ炭)の梱包状態を示す斜視説明
図。

【図２】梱包状態の調湿材料(ＨＣＣ炭)を床下に敷設し
た施工状態説明図。

【図３】湿流現象の説明図。

【図４】透湿現象の説明図。

【図５】透湿現象を利用した調湿制御の説明図。

【図６】換気装置の施工説明図。

【図７】シート、ボード状調湿材料の姿図。

【図８】シート、ボード状調湿材料の姿図。

【符号の説明】

１はＡ調湿材料２はＢ調湿材料３は袋４は防湿フイルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宍戸昌広山形県米沢市林泉寺３丁目19−４ (72)発明者瀬川二三男山形市江南４丁目１番31号Ｆターム(参考） 4D052 AA08 AA09 GA04 GB01 GB03 HA00 HA21 HA35 HA43 HA49

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】調湿基材として焼成温度約７００℃木炭
の表面に、調湿剤としてポリエチレングリコール（ＰＥ
Ｇ ♯１０００）２０％（ｗｔ％）を担持させ、気温１
５〜２５℃、相対湿度９０％〜５５％で調湿能力３０．
１〜３４．０％を示し、吸着放湿速度も２４ｈ／サイク
ル以内での追従速度を発揮し、同時に調湿基材の木炭重
量当り３０〜４０ｗｔ％の吸湿特性を持たせたことを特
長とする調湿材料。
【請求項２】調湿基材としての木炭の表面に、調湿剤
としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ♯１０００）２
０％（ｗｔ％）を担持させ、空気中の相対湿度７０〜８
０％を超えると吸湿し、それ以下では放湿作用をする特
定吸放湿帯域を持たせたＡ調湿材料と、調湿基材として
の木炭の表面に、調湿剤としてポリエチレングリコール
（ＰＥＧ♯４０００）２０％（ｗｔ％）を担持させ、相
対湿度８０〜９０％以上になると吸湿作用をする特定吸
放湿帯域を持たせたＢ調湿材料とを、複層構造、或は混
合し袋詰めして床下に敷設し、高湿度から低湿度へ湿気
が移動する湿流現象や透湿現象を利用して透湿傾斜させ
ることで水分子の飽和状態をつくらないことを特長とす
る吸放湿調整を自在とした湿度制御方法。
【請求項３】請求項1、請求項２の調湿基材を、水蒸
気を通過しやすく、吸湿固着しないで移動しやすい紙、
化学繊維布、羊毛、活性炭、鉱物繊維断熱材、硬質ポリ
ウレタンフォームの一種又は複数種とした請求項1、請
求項２の調湿材料及び湿度制御方法。
【請求項4】請求項1、請求項２の調湿剤を、分子構造
に−ＯＨ基や−ＣＯＯＨ、−Ｎ＜（−ＮＨ_２、−ＮＨ
φ、−Ｎφ）、＞ＣＯ、−Ｏ−等の基を持っている水酸
化ナトリウムや水酸化カリウム等の他、脂肪酸塩、スル
ホン酸塩、リン酸塩、アミン塩、第４級アンモニア塩、
グリセリン脂肪酸、ソルビタン脂肪酸、ショ糖脂肪酸、
低級カルボン酸などの無機・有機両性を持たせた化合物
やアスコルビン酸、アニリン、リンゴ酸、アミノエチル
エタノールアミン、ベンジルアミン、ポリエチレンイミ
ン、モルホリンを含むアミン類、ビタミン、塩素酸塩、
亜塩素酸塩、酸化鉄、酸化コバルト、硫酸第二銅、硫酸
第一鉄、塩化第一スズ、トリエチレンジアミン、ヨウ
素、ヨウ化カリウム、ヨウ化第一スズ、リン酸・重クロ
ム酸カリ混液の一種又は複数種を使用した請求項1、請
求項２の調湿材料及び湿度制御方法。
【請求項５】請求項1、請求項3、請求項4のＡＢ調湿
材料調湿材料を複層構造に成形して、内側に相対湿度６
０〜７０％以上になると吸湿しそれ以下では放湿作用を
するように調製したＡ調湿材料を、外側に相対湿度７０
〜８０％以上になると吸湿しそれ以下では放湿作用をす
るように調製したＢ調湿材料を配置して、透湿抵抗値と
調湿能力(ＨＣＣ)の対応湿度域の違う２種類の材料を組
合せることで内側と外側の水蒸気圧が同じ状態でも湿流
もしくは透湿現象を発生させ透湿傾斜により水分子がＡ
調湿材料よりＢ調湿材料の一定方向に移動することで電
気等の動力を使わずに自動的に湿気の移動を発現するよ
うにして床下等の湿気の排気を自在とした湿度制御方
法。