JP3980905B2

JP3980905B2 - 湿度制御方法

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Publication number: JP3980905B2
Application number: JP2002052139A
Authority: JP
Inventors: 則男安藤; 正男小林; 昌広宍戸; 二三男瀬川
Original assignee: 株式会社ア−ルテック; ハイウッド株式会社
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003251137A

Description

【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(Humidity Control 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％〜１００％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２５％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９０％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（Humidity Control Capacity）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（Humidity Control Capacity）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】
本発明に使用する調湿材料(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３５０〜６００ｍ^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１０００ｍ^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ＨＣＣ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７０％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】
本発明に使用する調湿材料 (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、−ＮＨφ、−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・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。ＰＥＧ♯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。
【００３８】
【実施例その１】
調湿基材として焼成温度７００℃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の２０％（ｗｔ％）水溶液処理したものを担持させ、気温１５〜２５℃、相対湿度９０％〜５０％で調湿能力３０・１〜３４・０％を示し、空気中の相対湿度(加湿環境)と相対湿度５５％(乾燥環境)を２４時間周期で繰り返した時の湿気の吸着及び放湿の速度が木炭に比較して早く、同時に調湿基材の木炭重量当たり３０〜４０％の吸着率を持たせる。
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♯１０００の２０％（ｗｔ％）水溶液処理）を含浸させて乾燥させて膜状に担持させて調製し、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（ＰＥＧ♯４０００の２０％（ｗｔ％）水溶液処理）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層ないし複層構造に成形し、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】
本発明に使用す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】
本発明に使用する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を示し、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、建物の基礎に複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

Claims

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）の２０％（ｗｔ％）水溶液を加圧含浸して担持させ、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）の２０％（ｗｔ％）水溶液を加圧含浸して担持させ、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。