JP2012067564A - 保水設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】保水設備10は、保水性を有する保水体104の集合体であり、屋外の施工対象面の上方に敷設されている保水構造体106と、保水構造体106を囲み、施工対象面との位置関係が固定されている固定部材102と、固定部材102により固定され、保水構造体106の上方に設けられた飛散防止材108と、を備える。飛散防止材108は網目構造で、網目は保水体104の外形よりも小さい。
【選択図】図11
Description
はじめにまず、本発明の各実施の形態に好適に使用できる保水用セラミックスを、前提技術として説明する。当該保水用セラミックスは、特開2010−100513号公報に開示されている。前提技術として説明する保水用セラミックスに関連する記載において、「本発明」「実施例及び比較例」などの語句は、それぞれ「特開2010−100513号公報の発明」「特開2010−100513号公報の実施例及び比較例」などを示すものとする。
本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の53〜70%好ましくは55〜68%が、孔径1〜100μm、好ましくは15〜40μmの微細気孔よりなる。上述の通り、このように微細な気孔を多量に含むことにより、保水用セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
特に、本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の10〜70%、特には15〜50%が孔径15〜40μmの微細気孔よりなることが好ましい。
SiO2:50〜80wt%とりわけ55〜70wt%
Al2O3:10〜30wt%とりわけ15〜25wt%
Na2O及びK2Oの合計:1〜10wt%とりわけ3〜7wt%
であることが好ましい。
次に本発明の保水用セラミックスの好適な製造方法について説明する。
窯業系原料:75〜95wt%、特に80〜95wt%
アルミナセメント:3〜15wt%、特に5〜15wt%
吸水性ポリマー:0.5〜10wt%、特に1〜5wt%
炭酸リチウム:10wt%以下、特に1〜10wt%、とりわけ1〜5wt%
である。
本発明の保水用セラミックスは、気孔径及びその割合が厳密に制御された多孔質セラミックスであり、雨水を吸水することにより治水し、また、吸水した水を日射によって蒸散させる性能を有する。
従って、本発明の保水用セラミックスを、ビル屋上や個人住宅又は公共施設の通路、広場、庭等に敷設することにより、以下のA,Bのような環境対策を図ることができる。
A−1.ビルの省エネ・CO2削減:
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設することにより、保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができる。
また、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすこともできる。特に、屋上階の夏場の空調の使用電力量を大きく低減することができる。
この結果、CO2の排出量の削減も可能となる。
本発明の保水用セラミックスは、芝生等の植物と同様の保水、冷却性能を有すると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用する維持管理不要な材料であるため、屋上緑化代替の有力候補となる。
現状の屋上緑化は維持に手間が掛かり、管理費も高いが、本発明の保水用セラミックスによれば、この問題を解決できる。
本発明の保水用セラミックスは、熱伝導率が0.2W/m・K程度の低熱伝導性で断熱性が高いので、これをビル屋上に敷設することにより、屋上スラブ温度を一定に保つことができる。また、紫外線も防ぐことができる。
現状では10年程度で防水層の補修が必要とされるが、本発明の保水用セラミックスを適用することにより、このメンテナンス頻度を低減できる。
B−1.ヒートアイランド対策:
本発明の保水用セラミックスは、ビル屋上を占有する各種機器(室外機・熱源など)の下にも敷設できるので、本発明の保水用セラミックスを各所に敷設することにより、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度をより一層低減することができる。
また、本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い蒸散能力があるので、芝生に比べて単位面積当たりの温度低減効果も高い。
本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い治水能力があるので、ビル屋上に可能な限り敷設すれば、ゲリラ豪雨のピークカットが期待できる。
本発明の保水用セラミックスは、従来、廃棄物とされていた長石キラを主原料(例えば原料の90%)として製造することができる。
長石キラはタイル原料の長石を採掘する時の副産物であり、従来は廃棄物とされていたが、本発明によれば、長石キラの有効利用が図れる。
第4図(a)に示すように、底部及び4側面が断熱材11で構成された箱型容器内にコンクリートスラブ12を敷設し、その上に、本発明の保水用セラミックス(例えば、後掲の実施例2と同様にして製造された保水用セラミックス)13を厚さ10cmに敷設し、試験体1とした。保水用セラミックスの敷設面積は1m2である。なお、底部断熱材11とコンクリートスラブ12との間には、温度センサ14を設けた。
別に、この保水用セラミックスの代りに芝生を植えたものを試験体2とし、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体3とした。
なお、第4図(b)のグラフ中、吸水期間は、降雨のあった期間であり、それ以外は、曇ないし晴天であった。
この結果から、本発明の保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができることが分かる。
なお、本発明の保水用セラミックス、コンクリートスラブ及び土の一般的な熱伝導率は以下に示す通りである。
本発明の保水用セラミックス:0.20W/m・K
コンクリートスラブ :0.15W/m・K
土 :0.63W/m・K
別に、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体5とした。この試験体5ではコンクリートスラブ12の上方1cmの位置に温度センサ14を設けた。
これらの試験体4,5を並べて置き、1日24時間の温度センサ14の測定温度の変化を調べ、結果を第6図(b)に示した。
この結果から、本発明の保水用セラミックスを敷設することにより、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすことができることが分かる。
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設した場合(ケース1)と、これを敷設していない従来仕様(ケース2)と、芝生や低木を植えた屋上緑化の場合(ケース3)とで、単位面積当たりの初期費用(敷設ないし植栽費用)と20年間の維持(メンテナンス)費用を試算し、その比較結果を第7図に示した。
第7図に示されるように、本発明の保水用セラミックスは初期費用のみでその後の維持管理は殆ど不要である。一方、保水用セラミックスを敷設しない従来仕様のケース2では、防水層の補修等の維持費がかかり、結果として、本発明品と同等である。
屋上緑化のケース3では、初期費用に加えて、剪定、刈込み、芝刈り、施肥、除草、病害虫防除、灌漑装置の点検、その他の総合点検等の維持費用がかさみ、第7図に示す費用以外にも灌漑設備による散水のための運転に必要な電気代及び水道代がかかる。
東京都23区内のビル屋上全てに本発明の保水用セラミックスを敷設すると、治水・蒸散に機能する都市の蒸散面積を10%増加させることができる。
本発明の保水用セラミックスと芝生について、10月2日〜10月16日の15日間にわたる期間の単位体積当たりの蒸散量と吸水量の累計を比較した第8図より明らかなように、本発明の保水用セラミックスは芝生よりも2倍以上の吸水・蒸散量を有する。
ビル屋上に本発明の保水用セラミックスを10cmの厚さで50km2の面積に敷設すると180万m3もの治水ができ、東京都23区で3mm/hrのゲリラ豪雨のピークカットを図ることができる。
本発明の保水用セラミックスは、例えば、従来廃棄物とされていた長石キラ90重量%と、その他の材料10重量%で製造することができる。単位面積当たりの本発明の保水用セラミックスの重量を40kg/m2とすると、5000m2の敷設に必要となる長石キラの量は、
5000(m2)×40(kg/m2)×0.9÷1000=180ton
となる。
即ち、本発明の保水用セラミックスを敷設面積として1日に5000m2生産すると、必要な廃棄物(長石キラ)原料は、180ton/日であり、廃棄物の有効利用効果は極めて大きい。
8号珪砂:勝野窯業製
長石キラ:愛知県瀬戸産 長石
吸水性ポリマー:三洋化成株式会社製
(篩によって粒径20μmアンダー(吸水性ポリマーA)、粒径 20〜50μm(吸水性ポリマーB)、粒径50〜100μm (吸水性ポリマーC)に分級した。)
アルミナセメント:ラファージュ株式会社製
炭酸リチウム:試薬特級
CuO:試薬特級
水以外の原料を表1の割合で秤量し、ミキサ(ホソカワミクロン製ナウタミキサ)で乾式にて攪拌混合した。次いで、水を表1の割合でこの混合粉末に添加し、混練した。これを直径70mm、最大厚さ15mmの略円盤形状に成形し、80℃にて24時間乾燥した。これをローラーハースキルン(最高焼成温度は表1に示す通り。炉通過時間は60分)にて焼成し、保水用セラミックスを製造した。
表1の通り、実施例1〜5の保水用セラミックスは、蒸発性能及び蒸発効果持続日数に優れ、耐凍結融解性能、吸水性も良好である。
比較例2は、気孔の孔径が過度に小さいため、凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例3は、気孔率が80%と過度に大きいため、強度及び凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例4,5は、保水量が低いため、蒸発効果持続日数が短く、吸水性も悪い。
図11は、第1の実施の形態に係る保水設備10の平面図である。図12は、図11のM−M線上の断面図である。以下、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
SiO2:50〜80wt%、とりわけ55〜70wt%
Al2O3:10〜30wt%、とりわけ15〜25wt%
Na2O及びK2Oの合計:1〜10wt%、とりわけ3〜7wt%
であることが好ましい。こうしたソーダ・カリを多く含むアルミノ珪酸塩系セラミックスは、親水性であり、多孔質セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
窯業系原料:75〜95wt%、特に80〜95wt%
アルミナセメント:3〜15wt%、特に5〜15wt%
吸水性ポリマー:0.5〜10wt%、特に1〜5wt%
炭酸リチウム:10wt%以下、特に1〜10wt%、とりわけ1〜5wt%
である。
図13(a)および図13(b)は、第2の実施の形態に係る保水設備10を側面方向から見た断面図である。以下、第1の実施の形態と異なる部分を中心に説明する。
図14(a)および図14(b)は、第3の実施の形態に係る保水設備10の側面図である。本実施の形態では、固定部材102が通水穴120を有する。通水穴120は、固定部材102を貫通する。通水穴120の大きさは、保水体104が通過できない程度とする。
図15は、第4の実施の形態に係る保水設備10を側面方向から見た概略図である。本実施の形態では、排水機構152を設けた点、および固定部材102の外周部分に防水性を持たせた点が、図13(a)の保水設備10とは異なる。本実施の形態では、少なくとも1つの区画に、排水機構152が設けられている。排水機構152は、施工対象面Pから高さh6の位置に排水口154を有する。施工対象面Pから高さh6まで水が貯まったとき、排水口154から排水管156を通って保水設備10の外部へ水が排出される。
図16は、第5の実施の形態に係る保水設備10の平面図である。図17は、図16のN−N線上の断面図である。
図18は、第6の実施の形態に係る保水設備10を側面方向から見た断面図である。本実施の形態の保水設備10では、第1の実施の形態の保水設備10に加えて、保水設備10を施工対象面Pから高さh7分だけ底上げするスペーサ160を有する。スペーサ160は固定部材102の下に挟み込まれている。また、保水設備10は、保水構造体106を下から支える底板200を有する。これにより、保水構造体106が施工対象面Pに擦れることを防止できる。
図19(a)〜(c)は、第7の実施の形態に係る保水設備10の平面図である。本実施の形態では、図11の固定部材102の上面110に歩行路が形成されている。ここでは、見やすさのために保水設備10のうち固定部材102のみを示している。
(変形例1)
図20(a)〜(d)は、固定部材102の変形例を示す側面図である。本変形例の固定部材102は高さ調節機構を有する。図20(a)と図20(b)は、それぞれ固定部材102の構成部材である凸部材130と凹部材140である。図20(c)は、凸部材130が凹部材140に奥まで収容され、固定部材102の高さが一番低い状態を示す。図20(d)は、固定部材102の高さが一番高くなるように、凸部材130が凹部材140に対して固定された状態を示す。
図21(a)および図21(b)は、固定部材102による保水構造体106の囲み構造の変形例を示す平面図である。図21(a)は、保水構造体106が3方向から固定部材102によって囲まれている状態を示す。図21(b)は、保水構造体106が対向する2方向から囲まれている状態を示す。これらのように、固定部材102は閉じた構造ではなく、保水構造体106の一部を囲む構造でもよい。この場合、保水構造体106の流出を防止するために、保水体104を適当なサイズのネット状の流出防止材208に収容し、それらを土嚢のように積むことが望ましい。
図22(a)〜(d)は、飛散防止材108の固定部材102への取り付け機構の変形例を示す側面方向から見た断面図である。固定部材102は、上部のみを示してある。図22(a)は、飛散防止材108を固定部材102の上面に被せ、飛散防止材取付部材112によって固定部材102の側面に固定した状態を示す。飛散防止材取付部材112の頭部は画鋲のように円盤状に形成されている。飛散防止材取付部材112の頭部の直径は、飛散防止材108の網目の開口幅よりも大きい。この固定方法によれば、飛散防止材108が引っ張られたとしても、その張力を固定部材102の一本の辺126全体で分散させることができ、個数の限られた固定箇所にかかる負荷は低減する。そのため、飛散防止材取付部材112による固定の強度を向上させることができる。
Claims (7)
- 保水性を有する保水体の集合体であり、屋外の施工対象面の上方に敷設されている保水構造体と、
前記保水構造体を囲み、前記施工対象面との位置関係が固定されている固定部材と、
前記固定部材により固定され、前記保水構造体の上方に設けられた飛散防止材と、
を備えることを特徴とする保水設備。 - 前記飛散防止材が前記施工対象面の一部について、前記保水構造体の上方に設けられている請求項1に記載の保水設備。
- 前記施工対象面が前記固定部材により複数の区画に仕切られており、各区画に前記保水構造体が敷設されている請求項1または2に記載の保水設備。
- 前記固定部材が透水性を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の保水設備。
- 前記固定部材の上面が人の歩行路として形成されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の保水設備。
- 前記保水体は多孔質セラミックスである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の保水設備。
- 孔径1〜100μmの細孔の体積の合計が、前記多孔質セラミックスの全体積の53〜70%を占める請求項6に記載の保水設備。
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Citations (5)
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