JP2005334738A - 結露防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中空構造物内面の結露を防止する。
【解決手段】 半密閉の中空構造物の内面に調湿材を設置し、調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、中空構造物内部の結露を防止する。調湿材は、粒状の高吸水性ポリマ２が、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリル３により、繊維状シート１に支持されている。調湿材を、透湿性のパッケージ４ａ，４ｂに収納してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、結露防止方法に関し、より詳細には、橋梁、スチールハウス、コンテナなどの中空構造物内面の結露を防止するための結露防止方法に関する。

従来、橋梁、メガフロート(大規模浮体)などの土木構造物、マンション、ビル、体育館などの建築構造物、海上コンテナ、トラックコンテナ、航空コンテナなどのコンテナ構造物、照明灯などの構造物は、強度を確保しつつ重量を抑えるため、矩形の箱桁構造、パイプ構造などの中空構造物が広く使われている。これら中空構造物は、屋外で使用されるので、降雨、結露、塩分の付着により、中空構造物の内面に腐食が発生する場合がある。また、中空構造物の内部に設置された電気設備、電気回路の表面、または電気配線の表面被覆材が、結露水によって劣化したり、ショートなどの電気的な障害を発生する場合もある。さらに、カビが発生するなど、結露によって生ずるさまざまなトラブルが発生することがある。特に、中空構造物が、鉄鋼材料またはアルミなどの非鉄金属で構成されている場合、塩害によるこれら構造物の腐食・劣化が深刻になっている。

箱桁構造の鋼製橋梁は、箱桁内部が雨水にさらされることはないため、一般的には、プライマー塗装の後、エポキシ樹脂塗料を２回塗装する程度の軽い塗装処理を施工している。しかし、湿度および気温変動によって内面に結露が発生すると、塗装面の劣化、腐食が進行する。特に、冬季夜間の放射冷却現象によって橋梁の床板の温度が低下すると、底板すなわち箱桁内部の上面に結露が発生することが多い。従って、箱桁構造の内部の補修、再塗装などの定期的なメンテナンスが必要となる。また、近年、塗装以外の対策として、橋梁の付帯設備として除湿機を設置し、内部空間を乾燥させる方法が実用化されている。

高速道路や一般道に沿って設置されている照明灯は、円筒状の中空構造物であり、気温の低下によって内面に結露が生じる。結露が発生すると内面の腐食が生じるだけではなく、照明のための電気配線、電気機器に結露水が付着し、配線のショート、電気機器の動作不良などの電気事故を発生させる。そこで、例えば、地面からの湿分浸入を防ぐために、照明灯の内面下部に発泡ウレタンを吹き付けるとともに、照明灯内部に乾燥剤を設置することが行われている。

オフィスビル、マンションなどの鉄骨構造物あるいはコンクリート構造物、体育館などの金属屋根構造物、または一般住宅建築構造物においても結露発生が問題となっている。いずれの場合も、屋上屋根が夜間の放射冷却の影響で温度が低下し、天井部に結露が発生したり、窓およびその近傍の温度が低下することにより結露が発生する。また、オフィスビルなどにおいては、夏場の空調ダクトに結露する場合もある。このような結露は、建築材料の腐食、劣化またはカビの発生の原因となる。そこで、一般的には、天井部、窓近傍、空調ダクトに断熱材をあてて対処する。また、一般住宅では、ある程度の吸湿、放湿性能を有する珪藻土または火山灰入りの石膏ボード、天井材などを建築材料として用いている。

海上コンテナ、トラックコンテナ、航空コンテナ、通い箱は、輸送途中での温度変動があるためコンテナ内部、特に天井部への結露がしばしば発生する。また、積載物に水分を含む場合もあり、結露が発生しやすい。コンテナには、鋼製、アルミ製、ポリカーボネート材など種々な構造材料が用いられているが、いずれの場合にも、結露水が積載物に滴下して、積載物の品質低下などを生じるのを防ぐ必要がある。結露水が積載物に滴下するのを防ぐ方法として、例えば、吸水性高分子ポリマを含む吸水シートにより、天井部を覆うことが行われている。

屋内外で使用される監視用カメラの筐体は、水分、塵埃から保護するためにほぼ密閉された中空構造物となっている。しかし、内部に閉じ込められた水蒸気が、外部温度の低下により筐体内面で結露する場合がある。ガラスまたはアクリルなどの透明な窓材内面に結露が発生すると、監視機能に支障をきたし、結露水がカメラ本体あるいはカメラの制御機器に滴下すると電気的な障害が発生する場合がある。そこで、カメラ筐体の密封性能を上げることと、シリカゲルなどの乾燥剤または吸湿材などの封入が行われている。

特開２００４−１２７２号公報 特開２００４−８４２号公報

鋼製橋梁の箱桁構造の内部は、通常狭い閉鎖空間であるため、構造物内部に立ち入って検査したり、補修、再塗装するなどの作業は困難な場合が多い。加えて、塗装作業は、有機溶剤の使用をともなうため、爆発、火災、酸素欠乏事故などに対応する必要があり、作業者への負荷が大きく、施工コストも大きいという問題があった。また、除湿機の設置は、電力コストがかかるうえ、山間部などの電力供給が困難な場所の橋梁には適用できないという問題もある。

また、上述したシリカゲルなどの乾燥剤、その他の吸湿材、除湿材は、ある程度の水分を吸収してしまうと除湿性能が急激に低下してしまう。照明灯、監視用カメラなどの保守作業において、一定期間ごとに全量を新品の材料と交換する作業が必要であり、作業コストおよび材料コストが増えるという問題があった。

さらに、建築構造物における断熱材の設置、吸湿、放湿性能を有する建材の使用は、ある程度の効果は期待されるものの、施工コストに見合った効果が得られない。監視用カメラのように、密封性能を上げても、電気配線の隙間からの湿分浸入を完全には防ぐことはできないなどの問題もあった。

一方、コンテナなどに利用されている吸水シートは、結露してしまった水を吸収することができるだけで、吸湿機能がないため、結露の発生を防ぐことができない。高吸水性ポリマからなる吸放湿材料を用いた結露防止用シートが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、通信ケーブルの接続端子かん内部の結露防止に用いられているだけで（例えば、特許文献２参照）、建築構造物のような大容量の中空構造物には用いられていない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半密閉の中空構造物内面の結露を防止するための結露防止方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、中空構造物内面の結露防止方法であって、半密閉の中空構造物の内面に調湿材を設置し、該調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、前記中空構造物内部の結露を防止することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記調湿材は、粒状の高吸水性ポリマが、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリルにより、繊維状シートに支持されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の前記調湿材は、透湿性のパッケージに収納され、留め具により前記中空構造物の内面に固定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、中空構造物内面の結露防止方法であって、半密閉の中空構造物の内面に調湿材を塗布し、該調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、前記中空構造物内部の結露を防止することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の前記中空構造物の内面に、粒状の高吸水性ポリマと、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリルと、接着剤とを混合した調湿材を塗布することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の前記中空構造物は、防水機能を有する透湿性膜により、外部との空気交換を行うことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の前記中空構造物の前記内面は、鉄鋼材料、非鉄金属、コンクリート、木材、アクリル、またはガラスの少なくとも１つからなることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、外部との空気交換がある半密閉の中空構造物の内面に調湿材を設置し、調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、中空構造物内面の結露を防止することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、中空構造物を外部との空気交換がある半密閉の空間とし、中空構造物内部の湿度を制御して、結露を防止する。湿度の制御は、調湿材を中空構造物内部に設置することにより行う。調湿材とは、湿度が高いときには水蒸気を吸収し、湿度が低いときには逆に水蒸気を放出・蒸散させる調湿機能を有する。

中空構造物を半密閉空間とすると、湿度が高いときには構造部材の接続部などのわずかな隙間から水蒸気が浸入し、逆に内部の湿度が高い場合には、水蒸気が隙間から放出される。内外の水蒸気のやり取りは、この隙間を通して制限されるので、調湿材は、水蒸気の流入速度に対応できる吸湿能力が必要である。そして、中空構造物の内部容積に応じた水分吸収容量を有していればよい。

図１に、本発明の一実施形態にかかる調湿材の構成を示す。図１（ａ）に示した調湿材は、繊維状シートの支持層１上に、高吸水性の高分子材料２と高分子材料を固定するミクロフィブリル３とが積層されている。高分子材料２は、粒状の高吸水性ポリマ（ＳＡＰ：super absorbent polymer）であり、例えば、アクリル酸などのカルボン酸基またはスルホン酸基を有する高分子材料、あるいはこれら高分子の塩などを適用することができる。吸湿速度を上げるには、吸湿材料の表面積を大きくすることが有効であり、例えば、吸湿材料を微粒子あるいは多孔質形状にする。微粒子の場合は、不織布などの通気性のある繊維状シートの支持層１に担持させるのが好適である。

ミクロフィブリル３は、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有する小繊維であり、ＳＡＰを塗工するときのバインダの働きを有し、高分子材料２を支持層１に固定する。なお、ミクロフィブリル３は、水の浸透性、ＳＡＰの膨潤性を阻害しないような性質を有している。

図１（ｂ）に示したように、調湿材は、透湿性のパッケージ４ａ，４ｂに収納することが好適である。特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレンなどの撥水性の材質が好ましい。中空構造物の内部が浸水した時でも、調湿材に対する防水性を担保できるからである。パッケージ用シートの微細構造は、多孔質でもよいし、不織布などでもよいが、浸水時の防水性を保つ程度に、透湿孔を小さくする必要がある。

図２に、本発明の一実施形態にかかる鋼製橋梁の結露防止方法を示す。図２は、鋼製橋梁１０の断面図を示している。鋼製橋梁１０は、箱桁橋梁などの半密閉構造の桁部（ウェブともいう）１１と、道床２１とから構成されている。なお、箱桁内面は、鉄鋼材料、非鉄金属、コンクリートなどから構成されている。橋梁は屋外にあるため、昼間は暖かく、ある程度の湿度を有する空気が箱桁内に充満する。夜間になると冷気、または放射冷却現象により舗装面２３から放射熱が奪われると、徐々に床板２２、底板２４が冷却される。そして、箱桁内部の水蒸気は、底板２４の表面で結露する場合がある。そこで、図１（ｂ）に示した結露防止用シート体１２を底板２４に沿って設置する。

例えば、結露防止用シート体１２は、概略１８０×９０ｃｍの大きさとし、シート体留め具１３ａ，１３ｂによって、底板２４に固定すればよい。シート体留め具１３ａ，１３ｂの形状は、金具、フック、マジックテープ（登録商標）、磁石などを適宜利用することができる。

このようにして、箱桁内部の結露を防止して、底板２４の塗装面が劣化したり、腐食するのを防ぐことができる。また、底板２４から冷却されるために、桁部１１の上部も温度が低下し、内面に結露が発生しやすい。実施例１では、桁部１１の上部を覆うように、結露防止用シート体１２ａ〜１２ｅを設置して結露を防止する。

箱桁内部の単位体積１立方メートルあたり、高分子材料である高吸水性ポリマを２００ｇ／ｍ^２塗工したシート体を、０．４８ｍ^２設置し、箱桁内面の観察点に結露検出マーカーを添付し、１年間経過観察を行った。箱桁内部の底板２４および桁部１１の上部も含め、結露の発生は見受けられなかった。

なお、桁部１１の下部フランジ１４の一部に、箱桁内部の水蒸気を外部へ透過させ、箱桁内部の余分な水蒸気の放出に寄与する透湿性通気口１５を設置してもよい。透湿性通気口１５は、透湿性膜によって箱桁内部の空間と外部の空間とを遮断し、かつ外部からの雨水などの浸入を防ぐ防水機能を有する。

図３に、本発明の一実施形態にかかるメガフロートの結露防止方法を示す。土木構造物、建築構造物の例として、大規模浮体であるメガフロートについて説明する。メガフロート３０は、鋼製橋梁と同様に箱桁を有し、浮力を確保するためのボイド部３１と、バラストタンク部３２と、その上部に形成された舗装部３３とから構成されている。メガフロートにおいても、昼間は、ある程度の湿度を有する空気がボイド部３１内に充満する。そして、海水またはバラスト水による冷却、または夜間の放射冷却現象により冷却され、ボイド部３１内面に結露が発生する。

そこで、ボイド部３１の内部に調湿材３４を塗布する。実施例１では、結露防止用シート体１２を桁部１１の内部に設置したが、施工を簡便にするために、塗装により調湿材を設置する。例えば、ボイド部３１の内面に支持層となる繊維状シートを貼り付け、その上に高分子材料とミクロフィブリルとの混合物を塗布する。また、この混合物に接着剤を含ませ、混合物を直接ボイド部３１の内面に塗布してもよい。塗装は、刷毛、ローラなどによって直接塗装したり、吹き付け塗装を行ってもよい。

なお、ボイド部３１の水蒸気を外部へ透過させ、箱桁内部の余分な水蒸気の放出に寄与する透湿性通気口３５を設置してもよい。透湿性通気口３５は、透湿性膜によって箱桁内部の空間と外部の空間とを遮断し、かつ外部からの雨水などの浸入を防ぐ防水機能を有する。

図４に、本発明の一実施形態にかかる照明灯の結露防止方法を示す。照明灯４０は、円筒状の中空構造物であり、支持ポール４１と、これを支える地中の基台４２とから構成されている。照明灯４０も屋外にあるため、昼間は暖かく、ある程度の湿度を有する空気が支持ポール４１内に充満する。そして、夜間になると冷気、または放射冷却現象により支持ポール４１が冷却され、内面に結露が発生する。

支持ポール４１には、照明用の電気機器４３が内蔵され、点検用のハッチ４４が設けられている。地中には、電気機器４３に接続される電源配線のための配管４５が接続されている。このように、支持ポール４１は、外部からの湿気が進入しやすい構造になっている。そこで、図１（ｂ）に示した結露防止用シート体４６ａ〜４６ｃを支持ポール４１の内面に沿って設置する。例えば、結露防止用シート体４６ａ〜４６ｃは、用紙サイズのＡ４，Ａ５程度の大きさとし、シート体留め具によって固定したり、接着剤により固定すればよい。

このようにして、支持ポール４１内部の結露を防止して、内部の塗装面が劣化したり、腐食するのを防ぎ、かつ配線のショート、電気機器４３の動作不良などの電気事故を防ぐことができる。

図５に、本発明の一実施形態にかかるコンテナの結露防止方法を示す。コンテナ５０は、例えば、直方体の中空構造物である海上コンテナであり、図５は、斜め上方から見た透視図である。海上コンテナでは、積載物の搬入口５１などのわずかな隙間から水蒸気が浸入したり、積載物に含まれる水分が蒸発し、外部が冷やされるとコンテナ内面に結露が発生しやすい。

そこで、図１（ｂ）に示した結露防止用シート体５２ａ〜５２ｃをコンテナ５０内部の上面に沿って設置する。例えば、結露防止用シート体５２ａ〜５２ｃは、シートロール状に加工されたシート体であり、コンテナ５０の長手方向に沿って、シート体留め具などにより固定する。調湿材は、シート状に加工されているので、コンテナ５０内部の上面に設置すれば、貨物の積載の邪魔にならない。このようにして、コンテナ５０内部の結露を防止して、内部の塗装面が劣化したり、腐食するのを防ぎ、かつ積載物の品質低下などが生じるのを防ぐことができる。

この方法によれば、トラックコンテナ、航空コンテナ、通い箱などにも適用することができる。また、直方体に限らず、円筒体などの様々な形状のコンテナにも適用できることは言うまでもない。

図６に、本発明の一実施形態にかかる監視カメラの結露防止方法を示す。監視カメラ６０は、本体６１とレンズドーム６２とに分かれており、カメラレンズ６３は、監視窓６４を介して、外部の様子を撮影する。監視窓６４は、アクリルまたはガラスからなる。監視カメラ６０は、全天候型の防水カメラであり、レンズドーム６２は、水分、塵埃から保護するために密閉されている。

しかし、内部に閉じ込められた水蒸気が、外部温度の低下により筐体内面で結露する場合がある。また、密閉構造であっても完全ではなく、わずかな隙間から水蒸気が浸入する場合が多いので、シリカゲルなどの乾燥剤では、除湿性能が急激に低下してしまう。特に、監視窓６４に結露すると、監視機能に支障をきたす。

そこで、図１（ｂ）に示した結露防止用シート体６５ａ〜６５ｂをレンズドーム６２の内面に沿って設置する。例えば、結露防止用シート体６５ａ〜６５ｂは、名刺サイズまたは切手サイズのシート体であり、シート体留め具や接着剤などにより固定する。

本実施形態にかかる結露防止用シート体６５ａ〜６５ｂは、いったん設置すると、水蒸気の吸収と放出・蒸散とを繰り返すので、調湿機能が低下することはない。従って、レンズドーム６２の結露を防止して、監視機能に支障をきたしたり、電気的な障害が発生するのを防ぐことができる。また、上述した透湿性通気口を設けてもよい。

本発明の一実施形態にかかる調湿材の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる鋼製橋梁の結露防止方法を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるメガフロートの結露防止方法を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる照明灯の結露防止方法を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるコンテナの結露防止方法を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる監視カメラの結露防止方法を示す図である。

符号の説明

１ 支持層
２ 高分子材料
３ ミクロフィブリル
４ａ，４ｂ パッケージ
１２，４６，５２，６５ 結露防止用シート体
３４ 調湿材

Claims (7)

1. 半密閉の中空構造物の内面に調湿材を設置し、
   該調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、前記中空構造物内部の結露を防止することを特徴とする中空構造物内面の結露防止方法。
2. 前記調湿材は、粒状の高吸水性ポリマが、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリルにより、繊維状シートに支持されていることを特徴とする請求項１に記載の結露防止方法。
3. 前記調湿材は、透湿性のパッケージに収納され、留め具により前記中空構造物の内面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の結露防止方法。
4. 半密閉の中空構造物の内面に調湿材を塗布し、
   該調湿材が水蒸気の吸収と放出を繰り返すことにより、前記中空構造物内部の結露を防止することを特徴とする中空構造物内面の結露防止方法。
5. 前記中空構造物の内面に、粒状の高吸水性ポリマと、セルローズ又はセルローズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリルと、接着剤とを混合した調湿材を塗布することを特徴とする請求項４に記載の結露防止方法。
6. 前記中空構造物は、防水機能を有する透湿性膜により、外部との空気交換を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の結露防止方法。
7. 前記中空構造物の前記内面は、鉄鋼材料、非鉄金属、コンクリート、木材、アクリル、またはガラスの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の結露防止方法。
   

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