JP4112539B2 - 屋上緑化装置 - Google Patents

Description

本発明は、建造物の屋上緑化に関する。さらに詳しくは、蔓性植物を用いた屋上緑化装置及び屋上緑化方法に関する。

屋上緑化の方法としては、土壌を屋上に敷設する形態が主流であるが、軽量化土壌や、全体としての重量が軽くなるような発明がされている。（例えば、特許文献１参照。）また、プランターを利用した蔦性の植物を用いるものも発明されている。（例えば、特許文献２参照。）
特許第３２８５２０１号公報 特開平９−１４０２５２号公報

地球規模で温暖化が問題視される中、とりわけ人間活動の活発な都市部においては、ヒートアイランド現象による気温の上昇が著しい。ヒートアイランド現象には数々の要素が絡み合っているが、主要な原因の一つは路面のアスファルトや、ビルのコンクリートに代表される地表面被覆の人工化である。これらに対する有効な策の一つとして、建造物の屋上緑化に注目がされており、自治体による援助等も行われ、推進が図られている。

屋上緑化をはじめとする建造物緑化には、昼間の建造物表面からの対流顕熱を抑制すると同時に断熱効果があるため、建造物の最上階の室内温度の低減に寄与し、冷房の使用を抑制することができる。

しかし、屋上緑化施設を導入するにあたり、土壌を主とする各種設備が屋上部分へ掛かる荷重を考慮しなければならないことに加え、頻繁な水遣りの手間、排水の管理や、根が屋上面に入り込んでしまう点など、付随する問題点も少なくなく、簡単に設置することができるものではなかった。さらには、コスト面でも負担が大きいことも、都市全体規模で屋上緑化を実現する上での障壁となっている。

そこで、上記のような問題点を解決するため、建造物の屋上で栽培される植物には、少量の土壌しか必要なく、また軽量で手間が掛かりにくく、且つ少量の水分で生育するセダム類等を用いた屋上緑化方法が採用されてきた。セダム類に代表される、屋上緑化に用いられる植物の多くは、水分を蓄えることができ乾燥にも強いという利点を生かすことができる。ところが、土壌に水分が不足している場合には蒸発散量が少なくなるため、蒸発散作用に基づく蒸発潜熱による大気冷却能力が低下する。その上、乾燥した土壌内部に日中の熱が蓄えられてしまうため、建造物内部に熱をこもらせてしまう結果になることもある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、建造物の屋上に過剰な重量負荷をかけることなく、水遣り等の育成の手間が大幅に削減されるとともに、優れた断熱効果が得られることはもちろん、高い大気冷却効果をも得ることができる屋上緑化装置及び屋上緑化方法の提供を主たる目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置は、建物の屋上の中央付近に設置され、定植孔が形成された蓋体を備え、該定植孔にサツマイモの苗が差し入れられることでサツマイモが定植されている水耕栽培槽であって、該水耕栽培層の周囲に、該水耕栽培槽に栽培されるサツマイモの蔓が絡合する格子状網が、屋上面と略平行になるように設置されていて、前記サツマイモは屋上面から葉の上端までの高さが４０〜５０ｃｍとなる水耕栽培槽と、液肥を貯蔵する液肥調製タンクと、前記液肥調製タンクから前記水耕栽培槽に常に液肥を供給する給液管と、前記水耕栽培槽から排出された液肥を前記液肥調整タンクに戻す排液管と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置は、前記給液管の終端部に、液肥に空気を混入する空気混入器が設けられ、前記空気混入器を介して前記水耕栽培槽に常に液肥が供給されることを特徴とする。

請求項３に記載の建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成に加えて、前記液肥調整タンク内に濃縮肥料を投入する追肥装置をさらに備えることを特徴とする。

本発明の屋上緑化装置は、前記水耕栽培層の周囲に、前記水耕栽培層に栽培される蔓性植物の蔓が絡合する格子状網が、屋上面と略平行になるように設置されている。

本発明の屋上緑化装置は、前記蔓性植物がサツマイモである。

また、本発明の屋上緑化装置を用いて屋上緑化方法に採用することができる。

本発明の屋上緑化装置によれば、重量が問題となる建造物の屋上緑化の実現が可能となる上に、液肥による水耕栽培であるので、土壌栽培では必要とされる防根シートの敷設などの手間も不要である。また、水遣りが不要なため、植物を弱らせたり枯らしたりする心配もなく、育成の手間が大幅に削減される。その上、蔓性植物は、ほふくして伸張し緑化面を形成し、生長が早いので、短期間で蔓葉が屋上面を覆うとともに、栽培槽には常に水分が供給されている状態にあるため、優れた断熱効果が得られることはもちろん、蒸散を活発に行うことができ、高い大気冷却効果も得られる。

また、本発明の屋上緑化装置は、屋上面積に比べて小さな栽培槽で屋上全体の屋上緑化を行うことができ、単位面積当りのコストを低く抑えることができる。さらには、本発明の屋上緑化装置は、長期間使い続けることができ、ランニングコストも低く抑えることができるので、従来、設置や管理が複雑であった屋上緑化装置を簡単に導入することが可能となり、都市全体のヒートアイランド現象の緩和に大きく寄与するものとなる。

以下、本発明の屋上緑化装置について、図面を参照しつつ説明するが、本発明はこれらの実施例に記載されたもののみに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例を示す屋上緑化装置Ａの植物が栽培されていない状態の模式図であり、図２は、図１における栽培槽１の平面図である。図１に示すように、屋上緑化装置Ａは、栽培槽１、液肥調整タンク２、液肥調整タンク２から栽培槽１に液肥を供給する給液管３及び栽培槽１から排出された液肥を液肥調整タンク２に戻す排液管４等を備えている。

栽培槽１は、建造物の屋上に設置され、植物が栽培される。栽培槽１は、図１に示すように、上方が開口した略矩形状の栽培槽本体１１と栽培槽蓋体１２から構成され、栽培槽本体１１の上方開口部に栽培槽蓋体１２が載置されている。この栽培槽蓋体１２には、一定間隔おきに、植物の苗を差し入れて栽培するための円形の定植孔１３が形成されている。

栽培槽１の大きさ、形状は、設置する屋上の状況に応じて、適宜設定することができるが、栽培槽１に後述する蔓性植物を栽培した場合、蔓性植物は、ほふくして四方八方に伸長するため、栽培槽１の大きさは、屋上面積に比べて小さくてすみ、単位面積当りのコストを低く抑えることができる。具体的には、栽培槽１の大きさは、長辺長５００〜３０００ｍｍ、短辺長３００〜２０００ｍｍ、高さ１５０〜５００ｍｍ程度に設定するのが好ましい。また、栽培槽１の材質としては、軽量化の観点から、合成樹脂が好ましい。

図２に示すように、栽培槽蓋体１２には、直径１５ｍｍの円形の定植孔１３が一定間隔おきに８個設けられているが、１つの栽培槽蓋体に設ける定植孔の個数、大きさ、形状、位置等は、栽培槽１の形状、大きさや、栽培する植物の種類等に応じて、適宜設定すればよい。１つの定植孔に栽培される苗の本数についても、同様であり、例えば、後述するサツマイモを栽培する場合、直径１５〜４５ｍｍ程度の円形の定植孔であれば、１つの定植孔に１〜２本程度の苗を栽培するのが適当である。

図３(ａ)は、定植孔１３の拡大平面図であり、図３(ｂ)は、定植孔１３に植物の苗を差し込む様子を示す図である。これらの図に示すように、栽培槽蓋体１２に揺動片１４が形成されており、この揺動片１４に形成された切欠き部が定植孔１３とされている。揺動片１４は、折曲辺１４ａを軸に、栽培槽本体１１の上方開口部を開閉するように揺動し、植物の苗を定植孔１３に栽培する際には、図３(ｂ)に示すように、揺動片１４を上方に持ち上げて、植物の苗を差し込み、揺動片１４の切り欠き部（定植孔１３）内に植物の苗が収まるように、揺動片１４を元の位置に戻す。このような構成にすることにより、植物の苗の根の部分を傷つけることなく、定植孔１３に植物の苗を差し込むことが可能となり、定植孔１３が小さい場合には、特に、好適である。なお、揺動片の形状についても、定植孔と同様、特に限定されるものではなく、図３(ｃ)に示すように、定植孔及び揺動片が略矩形状であってもよい。

栽培槽１に栽培する植物としては、蔓性植物が好ましい。蔓性植物は、ほふくして伸張し緑化面を形成し、生長が早いので、短期間で蔓葉が屋上面を覆うこととなるからである。蔓性植物としては、例えば、サツマイモ、朝顔等が挙げられ、中でも、サツマイモが特に好ましく用いられる。サツマイモは、伸張が早く、葉に厚みがあるので、強風、強日照、乾燥に強く、さらに、葉面積指数も高い（葉同士が上下複数層に重なり合う)ので、日差しを遮断することによる断熱効果が高く、単位面積あたりの蒸散量も多くなるので、高い大気冷却効果も得ることができるからである。また、サツマイモは、一年草であることから、春に栽培を開始すれば、大気冷却効果が期待される夏季に最大に生長して、冬季には枯死するという特性を有する。なお、サツマイモが枯死する冬季には、この季節に適した植物を栽培すれば、一年を通して屋上緑化を行うことが可能である。さらに、栽培槽１にサツマイモを栽培した場合、栽培槽１の周りに土を入れた鉢を置き、伸長した蔓を入れると芋を収穫することができる。

図１に示すように、給液管３の終端部には、液肥に空気を混入する空気混入器５が設けられており、この空気混入器５を介して、栽培槽１に供給される液肥に、十分な空気が混入される。このようにして、多くの空気を含んだ液肥で栽培槽１内の根域を満たすことにで、栽培する植物の生長が促進される。

また、図示しないが、強風を受けやすい建造物の屋上に、栽培槽１を設置する場合は、栽培槽１に、錘、支持台等を備えておくとよい。

液肥調整タンク２には、所定の肥料濃度に調整された液肥が貯蔵されている。栽培槽１は、常に、建造物の屋上に設置されるのに対して、液肥調整タンク２は、建造物の構造、強度等に応じて、栽培槽１と同様に屋上に設置してもよいし、階下に設置してもよい。

本実施例では、屋上緑化装置Ａは、液肥調整タンク２内に濃縮肥料を投入する追肥装置６を備えている。追肥装置６は、濃縮肥料ポンプ６１を取り付けた濃縮肥料タンク６２と追肥制御手段６３を有しており、液肥調整タンク２内に濃縮肥料が自動的に投入される構成とされている。このような構成にすることで、別途、所定の肥料濃度を有する液肥を調製する必要がなく、液肥調整タンク２内の液肥が減少した際には、液肥調製タンク２内に水を入れるだけで、所定濃度の液肥を貯蔵させておくことができる。追肥装置６は、液肥調整タンク２に隣接して設置されるのが好ましく、液肥調整タンク２の設置場所に応じて、設置場所を適宜設定すればよい。なお、用いる肥料の種類や数を適宜変更することを可能にする観点から、濃縮肥料ポンプ６１を備えた濃縮肥料タンク６２を複数個備えておくことが好ましい。

次に、屋上緑化装置Ａの液肥の循環について説明する。液肥調整タンク２に貯蔵された液肥は、液肥調整タンク２内に設けられたポンプ７により給液管３に送られ、空気混入器５を介して栽培槽１へ供給される。このように、栽培槽１は、常時、液肥で満たされている。従って、水遣りをする必要がない上に、栽培槽１を乾燥させることがないので、栽培槽１に栽培される植物からの蒸散が途絶えることがなく、常に高い大気冷却効果を得ることができる。

そして、栽培槽１から排出された液肥は、排液管４を通って再び液肥調整タンク２に戻される。このように、液肥調整タンク２から栽培槽１に直接的に液肥を供給して回収する構成とされているので、屋上緑化装置Ａ全体の重量を最小限に抑えることができる。また、上述したように、液肥調整タンク２は、階下に設置することも可能であることから、重量が問題となる建造物の屋上緑化の実現が可能となり、例えば、通常は人の出入りがない屋根上でも緑化を行うことが可能となる。なお、屋上緑化装置Ａでは、液肥調整タンク２内にポンプ７が設けられているが、ポンプの設置箇所等は、使用状況等に応じて適宜設定すればよい。

また、比較的広い屋上に、屋上緑化装置Ａを設置する場合は、１つの液肥調整タンク２に対して、栽培槽１を複数個設置するのが望ましい。この場合には、それぞれの栽培槽１に対して給液管３と排液管４を準備すればよい。このように、液肥調整タンク２に対して、複数の栽培槽１を接続することができるので、重量、設置費用、運転費用を最低限に抑えることが可能である。

図４は屋上緑化装置Ａの使用態様を示す外観斜視図であり、図５は、図４の使用態様において、蔓性植物が生長した様子を示す正面図であり、図６は、図４の使用態様において、蔓性植物がさらに生長した様子を示す正面図である。これらの図に示すように、建造物の屋上の中央付近に栽培槽１を設置し、栽培槽１の周囲に、ネットからなる囲い９が張設され、さらにその周囲に格子状網８，８が、屋上面と略平行となるように設置されている。

栽培槽１に蔓性植物が定植されると、蔓葉は風に晒されて初期の生長が著しく遅いという問題が生じるが、本実施態様のように、囲い９を栽培槽１の周囲に設けることで、蔓葉が風に晒されることがないので、初期の生長が順調に進む。本実施態様では、囲い９は、栽培槽１から１５ｃｍ程度離れた位置に、マス目５ｍｍ角程度のネット９ａを４本の支柱９ｂによって張設し形成されているが、囲い９を構成するネット９ａのマス目の一辺の長さは、風除けとしての機能を発揮する観点から、５〜１０ｍｍ程度が好ましい。また、囲い９を設ける位置としては、栽培槽１から１０〜２０ｃｍ程度が好ましく、栽培槽１の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。なお、図５に示すように、蔓葉が生長して囲い９に達した段階で、囲い９は撤去される。

囲い９が撤去され、さらに生長が進むと、図６に示すように、蔓が格子状網８に絡みつつ生長する。こうして蔓が絡まり、格子状網８と一体化すれば、強風に曝されやすい屋上であっても、伸張した蔓葉が捲れ上がることなく固定され、栽培槽１が転覆する等の危険をなくすことができ、安定性が向上する。格子状網８の網の格子の一辺の長さは、１００ｍｍ〜３００ｍｍとすれば、蔓が網の上部と共に下部にも潜り込むように生長し、強固に絡み合う。また、格子状網８は、栽培槽１の周囲全てに載置する必要はなく、図４に示すように、一部分であっても十分に飛散防止効果を得ることができる。その場合、図４〜６に示すように、格子状網８を傾斜させつつ設置し、屋上面からの高さを栽培槽１から離れるにつれて低くするようにすれば、蔓葉が無理なく格子状網８の載置範囲を越えて伸張してゆくことができる。

図６に示すように、本発明の屋上緑化装置Ａを用いれば、土壌栽培と比較して常に栄養分、水分が供給されているので、遥かに生長速度が速い。春季に蔓性植物の栽培を開始すれば、最も気温が高くなる夏季には矢印にて図示するよう大きく広範囲に生長するので、日光遮断による断熱作用はもとより、蒸散作用による大気冷却効果が高い。一方で、屋上における蔓性植物の伸張度合を管理したい場合には、周囲に壁（図示せず）を適宜設ければよい。なお、本使用態様では、栽培槽１は１つのみの使用であるが、屋上の大きさ等、使用状況により複数の栽培槽１を載置すれば良いことは言うまでもない。

また、図６に示すように、蔓性植物の根は、栽培槽１内に収まっているので、屋上の防水層を傷めることはなく、逆に、茎葉で屋上面を覆うので防水層の劣化を防ぐことができる。さらには、屋上緑化装置Ａは、簡単に移動させることができるため、防水層の補修工事等が容易に行える。

図７は、屋上緑化装置Ａの別の使用態様を示す外観斜視図であり、図８は、図７の使用態様において、蔓性植物が生長した状態の栽培槽１の設置状態を示す縦断面図である。図７に示すように、栽培槽１は、折半屋根Ｒ上に、マス目３ｃｍ角程度のネットＮを敷設してから設置されている。一方、液肥調整タンク２及び追肥装置６は、階下に設置されている。

本実施態様では、栽培槽１は、折半屋根Ｒ上にネットＮを敷設してから設置されているが、このような構成にすることにより、栽培槽１の設置安定性が向上し、さらには、折半屋根Ｒの凹部Ｒ１に水が溜まるのを防止して、さびが発生するのを防止することができる。また、上述したように、栽培槽１は、単一槽とされ、軽量であるので、本実施態様のように、折版屋根の上などの設置面が平らでなく不安定で強度の弱い所にも、栽培槽１を設置することが可能であり、そのような場所の緑化を実現させることができる。その上、図７に示すように、液肥調整タンク２、追肥装置６は、階下に設置することも可能であるので、建造物に与える重量負担をより軽減することができる。さらには、栽培槽１を屋上面に設置する際には、栽培槽１内は液肥で満たされておらず非常に軽量であるので、本実施態様のように、通常は人の出入りのない屋根上への設置作業も容易に行うことができる。栽培槽１を撤去する場合も、同様である。

[サツマイモの断熱効果]
４月初旬、ビルの屋上（面積：約３０ｍ^２）の中央付近に、直径１５ｍｍの円形の定植孔が８個形成された栽培槽蓋体が載置された、長辺長１２１０ｍｍ、短辺長７５０ｍｍ、高さ２４０ｍｍの栽培槽本体を設置し、１つの定植孔にサツマイモの苗を１本差入れ、サツマイモの栽培を開始した。栽培槽の両端には、約３００ｍｍの間隔を空けて、格子の一辺の長さが２９０ｍｍの格子状網を設置し、液肥の循環は、追肥装置を備えた液肥調整タンクを屋上に設置して行った。なお、液肥は、「ハイポニカ液肥Ａ（商品名）」及び「ハイポニカ液肥Ｂ（商品名）」、いずれも協和株式会社製、を用いた。

６月末には、サツマイモは、屋上面をほぼ覆い尽くすまでに生長し、屋上面から葉の上端までの高さ（茎葉の厚さ）は、約４０〜５０ｃｍであった。

（温度比較）
サツマイモの葉茎で覆われている箇所（以下、「葉下」という）と、サツマイモの葉茎で覆われていない箇所（以下、「屋上面」という）における、１日の最高温度と最低温度を測定した。測定は、８月１日から３０日まで行った。その結果を図９に示す。

図９に示すように、葉下最低温度は、屋上面最低温度と大きな差はなかったが、葉下最高温度は、屋上面最高温度を大きく下回り、平均１１．３℃の断熱効果が得られた。

本発明の屋上緑化装置の植物が栽培されていない状態の模式図である。 栽培槽の平面図である。 (ａ)は、定植孔の拡大平面図であり、(ｂ)は、(ａ)の定植孔に植物の苗を差し込む様子を示す図であり、(ｃ)は、定植孔の別の実施態様を示す図である。 本発明の屋上緑化装置の使用態様を示す斜視図である。 図４の使用態様において、蔓性植物が生長した様子を示す正面図である。 図４の使用態様において、蔓性植物がさらに生長した様子を示す正面図である。 本発明の屋上緑化装置の別の使用態様を示す斜視図である。 図７の使用態様において、蔓性植物が生長した状態の栽培槽１の設置状態を示す縦断面図である。 葉下と屋上面との温度比較を示すグラフである。

符号の説明

１ 栽培槽
２ 液肥調整タンク
３ 給液管
４ 排液管
５ 空気混入器
６ 追肥装置
７ ポンプ
８ 格子状網
９ 囲い
１１ 栽培槽本体
１２ 栽培槽蓋体
１３ 定植孔
１４ 揺動片
６１ 濃縮肥料ポンプ
６２ 濃縮肥料タンク
６３ 追肥制御手段
Ａ 屋上緑化装置
Ｒ 折版屋根
Ｎ ネット

Claims (3)

1. 建物の屋上の中央付近に設置され、定植孔が形成された蓋体を備え、該定植孔にサツマイモの苗が差し入れられることでサツマイモが定植されている水耕栽培槽であって、該水耕栽培層の周囲に、該水耕栽培槽に栽培されるサツマイモの蔓が絡合する格子状網が、屋上面と略平行になるように設置されていて、前記サツマイモは屋上面から葉の上端までの高さが４０〜５０ｃｍとなる水耕栽培槽と、液肥を貯蔵する液肥調製タンクと、前記液肥調製タンクから前記水耕栽培槽に常に液肥を供給する給液管と、前記水耕栽培槽から排出された液肥を前記液肥調整タンクに戻す排液管と、を備えることを特徴とする建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置。
2. 前記給液管の終端部に、液肥に空気を混入する空気混入器が設けられ、
   前記空気混入器を介して前記水耕栽培槽に常に液肥が供給されることを特徴とする請求項１に記載の建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置。
3. 前記液肥調製タンク内に濃縮肥料を投入する追肥装置をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建物表面からの対流顕熱を抑制し、かつ、断熱効果を有する建造物の屋上緑化装置。

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