JP5310280B2 - 保水用セラミックス及び保水構造体 - Google Patents

Description

本発明は、保水性に優れ、また保水した水が蒸発し易い保水用セラミックスと、この保水用セラミックスを用いた保水構造体に関する。

多孔質セラミックスよりなるブロックの壁体に水を掛け、蒸発潜熱によって打ち水の如き冷却効果を得るようにした冷却壁体が特開２００３−１８４１９９に記載されている。同号公報の００２６〜００２７段落には、焼成時におけるバーミキュライトの発泡作用を利用して製造した多孔質セラミックスが記載されている。しかしながら、このような発泡セラミックス焼結体は、気孔が粗大であり、保水性が高くない。

特開平８−７３２８２の０００５段落には、粘土、吸水性ポリマー及び水を混練し、成形した後、電子レンジで乾燥し、次いで１１００℃で２時間焼成する多孔質セラミックスの製造方法が記載されている。同号公報には、吸水した吸水性ポリマーの粒径が０．１〜２．０ｍｍであると記載されている（請求項４）。このように、吸水性ポリマーの粒径が大きいと、多孔質セラミックスの気孔も粗大となり、多孔質セラミックスの保水性は高くない。

特開２００３−１８４１９９ 特開平８−７３２８２

本発明は、保水性が高く、また包蔵した水の蒸発性が良好であり、水の蒸発潜熱による冷却効果が高い保水用セラミックスと、この保水用セラミックスを用いた保水構造体とを提供することを目的とする。

請求項１の保水用セラミックスは、焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、該保水用セラミックスを構成するセラミックスの組成が、ＳｉＯ _２ ：５０〜８０ｗｔ％、Ａｌ _２ Ｏ _３ ：１０〜３０ｗｔ％、Ｎａ _２ Ｏ及びＫ _２ Ｏの合計１〜１０ｗｔ％であり、内径１ｍｍ以上の通気孔を有し、該保水用セラミックスの全気孔率（気孔率は通気孔の容積は含まない。）は５５〜８０ｗｔ％であり、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなり、該孔径１〜１００μｍの気孔の６０％以上が孔径１０〜５０μｍの気孔よりなることを特徴とするものである。

請求項２の保水用セラミックスは、請求項１において、前記通気孔が複数本、略平行に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３の保水用セラミックスは、請求項１において、異なる方向に延在した通気孔が設けられていることを特徴とするものである。

請求項４の保水用セラミックスは、請求項３において、少なくとも一部の延在方向の異なる通気孔同士が交わっていることを特徴とするものである。

請求項５の保水用セラミックスは、請求項１ないし４のいずれか１項において、該保水用セラミックスは柱軸方向に延在した柱形であり、前記通気孔は柱軸方向に延在していることを特徴とするものである。

請求項６の保水用セラミックスは、請求項１ないし４のいずれか１項において、該保水用セラミックスは柱軸方向に延在した柱形であり、前記通気孔は柱軸方向と交差方向に延在していることを特徴とするものである。

請求項７の保水構造体は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に配材されてなるものである。

請求項８の保水構造体は、請求項７において、少なくとも一部の前記通気孔が上下方向を指向していることを特徴とするものである。

請求項９の保水構造体は、請求項７において、少なくとも一部の前記通気孔が横方向を指向していることを特徴とするものである。

請求項１０の保水構造体は、請求項９において、複数の保水用セラミックスの通気孔が一直線状に連なるように保水用セラミックスが配列されていることを特徴とするものである。

請求項１１の保水構造体は、請求項８ないし１０のいずれか１項において、建造物又は地表との間に通気間隙をあけて通気板が配置され、該通気板の上に前記保水用セラミックスが配材されていることを特徴とするものである。

本発明の保水用セラミックスは、多孔質セラミックスよりなり、包蔵した水の蒸発潜熱によって冷却効果を発揮する。本発明では、保水用セラミックスに内径１ｍｍ以上の通気孔が設けられているので、保水用セラミックスの深奥部まで水が浸透し易く、また保水用セラミックスの深奥部に包蔵された水も蒸発し易い。従って、水の吸収速さ及び蒸発速さが大きい。

本発明の一態様にあっては、保水用セラミックスは、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなる。このように比較的微細な気孔を多量に有する保水用セラミックスは保水性が高いと共に、表面の比表面積も大きく、水の蒸発性がよい。従って、降雨や散水によって素早く多量の水を吸水し、都市型洪水を防止することができる。また、この孔径の気孔は、超微細というものではなく、凍結するときには、気孔内の水が凍結時の水の体積膨張に伴って保水用セラミックス外に速やかに押し出されるので、凍結融解が繰り返されても、割れるおそれが殆どない。

保水した本発明の保水用セラミックスからは、上記の通り、水の蒸発により大きな潜熱が奪われる。そのため、この保水用セラミックスを建物の屋上や庭などに敷き詰めた本発明の保水構造体は、建物や庭などの冷却効果に優れる。

本発明において、通気孔を複数本略平行に設けたり、異なる方向に延在させたりすることにより、上記の効果が高くなる。

異なる方向に延在した通気孔を交わらせることにより、保水用セラミックス内部で気化した蒸気が複数方向に流れて保水用セラミックス外に流出するので、蒸散効率が高いものとなる。

通気孔が上下方向を指向するように保水用セラミックスを敷き詰めた場合、降雨や散水の水が通気孔を流れ下って保水用セラミックスの深奥部に速やかに到達するようになる。

通気孔が横方向を指向するように保水用セラミックスを敷き詰めた場合には、保水用セラミックス深奥部の水分から気化した蒸気が横方向に流れて保水用セラミックス外に流出する。この場合、複数の保水用セラミックスの通気孔を一直線状に連ねることにより、蒸散効率が高いものとなる。

実施の形態に係る保水用セラミックスの斜視図である。 別の実施の形態に係る保水用セラミックスの斜視図である。 （ａ）図はさらに別の実施の形態に係る保水用セラミックスの斜視図である。（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図である。 異なる実施の形態に係る保水用セラミックスの斜視図である。 さらに別の実施の形態に係る保水用セラミックスの水平断面図である。 実施の形態に係る保水構造体を示す断面図である。 図６のVII−VII線断面図である。 実施例及び比較例における試験方法の説明図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図である。 実験例１〜５の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。 実験例６〜１０の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。 （ａ）図は、試験体１を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体１〜３のスラブ下温度の経時変化を示すグラフである。 試験体１，３のスラブ表面温度の経時変化を示すグラフである。 （ａ）図は試験体４を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体４，５の上方大気温度の経時変化を示すグラフである。 ケース１〜３の初期及び維持費用を比較するグラフである。 保水用セラミックスと芝生の試験期間内の蒸散・吸水量を対比して示すグラフである。 保水用セラミックスと芝生の蒸散量と吸水量の累計を対比して示すグラフである。 実験例における試験方法の説明図であり、パレット上の保水用セラミックスの積重状態を示す模式図である。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

［保水用セラミックスの形状］
まず、第１図〜第５図を参照して保水用セラミックスの形状例について説明する。

本発明の保水用セラミックスは、焼結された多孔質セラミックスよりなり、外部に連通した内径１ｍｍ以上の通気孔を有する。

第１図の保水用セラミックス２０は、円柱形状であり、柱軸心部を柱軸方向に貫通した通気孔２１を有する。この保水用セラミックス２０の高さＨは１０〜３００ｍｍ特に２０〜１００ｍｍ程度が好ましい。保水用セラミックス２０の直径（外径）Ｄ_０は１０〜３００ｍｍ特に２０〜１００ｍｍ程度が好ましい。通気孔２１の内径Ｄ_１は１〜２００ｍｍ特に５〜５０ｍｍ程度が好ましい。通気孔２１の内周面と保水用セラミックス２０の外周面との間の肉厚Ｗは３〜５０ｍｍ特に５〜３０ｍｍ程度が好ましい。

第１図の保水用セラミックス２０では通気孔２１が１本だけ設けられているが、２本以上設けられてもよい。第２図は多数の通気孔２３を設けることによりハニカム状とされた保水用セラミックス２２を示している。この保水用セラミックス２２の直径、高さの好ましい範囲は保水用セラミックス２０と同様である。２本以上の通気孔を柱軸方向に貫設する場合、保水用セラミックスの柱軸と直交方向の断面において通気孔の合計の断面積が保水用セラミックスの断面積の１０〜９０％特に３０〜７０％程度であることが好ましい。

第１，２図では、通気孔は柱軸方向に延設されているが、柱軸方向と交差方向、例えば直交方向に設けられてもよい。第３図の保水用セラミックス２４では、柱軸方向と直交方向に２本の通気孔２５が設けられている。この実施の形態では通気孔２５は互いに平行である。この保水用セラミックス２４の直径及び高さの好ましい範囲は保水用セラミックス２０と同様である。

この通気孔２５の内径Ｄ_５は保水用セラミックス２４の直径Ｄ_４の５〜９０％特に１０〜６０％程度が好ましい。

通気孔２５同士の距離は２〜１００ｍｍ特に６〜３０ｍｍ程度が好ましい。

保水用セラミックス２０の上端面又は下端面と、直近の通気孔２５までの距離は２〜１００ｍｍ特に６〜３０ｍｍ程度が好ましい。

第３図では、通気孔２５は互いに平行であるが、第４図の保水用セラミックス２６のように、設置高さの異なる複数の通気孔２７がそれぞれ指向方向を異ならせて設けられてもよい。第４図の保水用セラミックス２６の好ましい直径、高さ、通気孔の内径及びその位置は第３図の場合と同様である。

第３，４図では、２本の横方向の通気孔２５が設けられているが、１本又は３本以上の横方向の通気孔２５が設けられてもよい。

２本以上の通気孔２５を設ける場合、各々の指向方向は任意である。また、通気孔２５は柱軸と斜交方向に延在してもよい。すなわち、柱軸方向を鉛直方向とした場合に傾斜した通気孔であってもよい。

本発明の保水用セラミックスでは、第５図の保水用セラミックス２８のように放射４方向に延在する十字形にクロスする横孔よりなる通気孔２９を設けてもよい。

このような放射状の通気孔は、放射３方向に延在してもよく、５方向以上に延在してもよい。

また、図示は省略するが、柱軸方向に延在する通気孔と、横方向や傾斜方向に延在する通気孔とを設けてもよい。例えば、保水用セラミックス２０の外形と保水用セラミックス２４の外形とが同一だとしたときに、保水用セラミックス２０に設けられた通気孔２１と同形状の通気孔を保水用セラミックス２４の柱軸心部を柱軸方向に貫通するよう設けてもよい。また、保水用セラミックス２０の外形と保水用セラミックス２４の外形とが同一だとしたときに、保水用セラミックス２０に設けられた通気孔２１と同形状の通気孔を保水用セラミックス２６の柱軸心部を柱軸方向に貫通するよう設けてもよい。

上記実施の形態では保水用セラミックスはいずれも円柱形であるが、楕円柱形や、三角柱形、五角柱形又はそれ以上の多角柱形であってもよい。また、柱状以外の形状、例えば球状、楕円球状、立方体、錐体、円盤形状などとされてもよい。

円柱形以外の形状の保水用セラミックスの場合、容積は上記円柱形保水用セラミックスと同程度であることが好ましい。

［保水構造体］
次に、本発明の保水構造体について説明する。

この保水構造体は、建造物又は地表に本発明の保水用セラミックスを配材したものである。

建造物のうちでも屋上に保水用セラミックスを配材するのが好ましい。保水用セラミックスは建造物又は地表に直に配材されてもよく、建造物の上面や地表との間に間隔をあけて通気板を設置し、この通気板の上に保水用セラミックスを配材してもよい。このようにすれば、通気板の下側のスペースに空気が流れるので、保水用セラミックスの下側からも水蒸気が蒸散するようになり、冷却効果が向上する。

第６図はこの保水構造体の一例を示す縦断面図であり、建造物又は地表４０の上方にスペーサ４１を介して通気板４２が設置されている。通気板４２の下側が通気スペース４３となっている。通気板４２の設置高さは１〜３００ｍｍ特に５〜１５０ｍｍ程度が好ましい。

通気板４２としてはパンチングメタル、網状体、グレーチング、すのこ状部材など多種のものを用いることができる。なお、スペーサ４１間に梁を架設し、その上に通気板４２を設置してもよい。

この通気板４２の上に保水用セラミックスをランダムに敷き詰めてもよく、規則的に配列してもよい。

第６図では、第３図に示した保水用セラミックス２４を、保水用セラミックス２４の柱軸方向が上下方向となるように配列している。また、各保水用セラミックス２４の通気孔２５が一直線状に揃うように、保水用セラミックス２４の側面を突き合わせて密に配列している。このように通気孔２５を連通させることにより、各保水用セラミックス２４から通気孔２５内に蒸散した水がスムーズに保水構造体外に流出するようになり、冷却効果が向上する。

第６図では保水用セラミックス２４を通気板４２の上に１段だけ配材しているが、２段以上配材してもよい。第3図以外の保水用セラミックス２４，２６，２８を用いてもよい。

この保水構造体によれば、急激な降雨や一時的に多量の散水が行われたときでも、水を十分に保水することができる。従って、保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、都市型洪水を防止することも可能となる。

また、この保水用セラミックスから、水が蒸発するときの蒸発潜熱により冷却が行われるので、保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、ヒートアイランド現象を防止することが可能となる。

次に、この保水用セラミックスを構成する多孔質セラミックスの好適な気孔径、材料、組成及び製造方法等について説明する。

［保水用セラミックスの気孔径］
本発明で用いる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（通気孔の容積は含まないものとする）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ことが好ましい。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。

この孔径１〜１００μｍの気孔の６０％以上、例えば７０〜９５％が孔径１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜４０μｍの気孔よりなる。
特に、本発明で用いる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。

この保水用セラミックスの全気孔率は、５５〜８０％である。保水用セラミックスの全気孔率が５５％未満では、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの微細気孔の保水用セラミックスの実現し得ず、８０％よりも大きいと、強度が不足し、敷設材料としての実用性が損なわれる。

なお、本発明では、気孔の孔径の測定は、水銀ポロシメータを用い、ＪＩＳ Ｒ １６５５に従って行われる。

上記孔径の気孔内の水は、凍結時に保水用セラミックス外に押し出され易く、凍結融解作用を繰り返し受けても、保水用セラミックスが割れることは殆どない。

［セラミックスの組成］
この保水用セラミックスを構成するセラミックスの組成は
ＳｉＯ_２：５０〜８０ｗｔ％好ましくは５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ_２Ｏ_３：１０〜３０ｗｔ％好ましくは１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％好ましくは３〜７ｗｔ％
である。

かかるソーダ・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、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。

なお、湿潤状態にある保水用セラミックスに藻が発生することを防止するために、ＣｕＯを保水用セラミックス中に０．１〜１．５ｗｔ％程度配合してもよい。

本発明で用いる保水用セラミックスには、その一部又は全面に光触媒コーティング液を塗布して光触媒効果を付与してもよく、これにより、光触媒による浄化作用で、保水用セラミックスの耐汚染性を高めることができる。

［保水用セラミックスの製造方法］
次に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。

この保水用セラミックスを製造するには、窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマー並びに好ましくは更に炭酸リチウムを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、その後、成形、乾燥及び焼成する。この際の配合割合は、好ましくは、
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。

なお、水の混合割合は、水以外の全原料の合計重量に対して１３０〜１７０ｗｔ％程度であって、吸水性ポリマーに対して８０〜１５０倍程度とすることが、取り扱い性、成形性、吸水性ポリマーの吸水膨張性、その後の乾燥、焼成効率の面から好ましい。

窯業系原料としては、カリ長石、粘土、珪砂などの１種又は２種以上を用いることができるが、これに限定されない。これらの窯業系原料をＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの割合が前述となるように選択して用いる。

アルミナセメントとしては、ＪＩＳに定めるものを用いることができる。

このアルミナセメントは、硬化が速いので、水を添加して混合し、成形すると、短時間のうちにハンドリングできる程度の成形体が得られる。

粉末状吸水性ポリマーとしては、粒径１０〜５０μｍ特に２０〜３０μｍ程度のものが好適である。

吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸塩系、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体ケン化物、でんぷん・アクリル酸グラフト共重合体など、各種のものを１種を単独で、或いは２種以上を混合して用いることができる。

この混合物を成形するには、定量充填機、鋳込成型機、押出成形機、ハニカム成形機などを用いることができるが、これに限定されない。通気孔を開ける方法としては、成形の際に型などを用いて開ける等の方法が例示される。例えば押し出し成形をする場合は、中玉を設けて成形し、成形と同時に孔を開けることができる。また、成形した後の成形体に対して、管状の金型で孔をくりぬいて開けることができる。また、乾燥体や焼成体に対してドリルを用いて孔を開けることもできる。

この成形体を好ましくは８０〜２５０℃で５〜４０時間特に６〜１２時間加熱して乾燥した後、好ましくは１０５０〜１２００℃特に１１００〜１１５０℃で０．２〜２０時間特に０．３〜２時間焼成して焼結体とする。この焼成には、ローラーハースキルン、トンネルキルン、シャトルキルン等を用いることができる。

［保水用セラミックスの応用例及びその効果］
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、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．個別ビルの環境対策
Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ_２削減：
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、ＣＯ_２の排出量の削減も可能となる。

Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替：
保水用セラミックスは、芝生等の植物と同様の保水、冷却の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、保水用セラミックスによれば、この問題を解決できる。

Ａ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減：
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、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．都市の環境対策
Ｂ−１．ヒートアイランド対策：
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、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。

Ｂ−２．ゲリラ豪雨対策：
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。

Ｂ−３．資源の再利用
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ものである。

以下に、上記の保水用セラミックスを構成する多孔質セラミックスによる上記Ａ，Ｂの効果を示す実験例ないしは試算例を挙げる。

＜Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ_２削減＞
第１１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、多孔質セラミックス（例えば、後掲の実験例２と同様にして製造された多孔質セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体１とした。多孔質セラミックスの敷設面積は１ｍ^２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、この多孔質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、多孔質セラミックスを敷設しなかったものを試験体３とした。

これらの試験体１〜３を並べて置き、気温と、各試験体の温度センサ１４の測定温度の経時変化を調べ、結果を第１１図（ｂ）に示した。

なお、第１１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。

第１１図（ｂ）より明らかなように、多孔質セラミックスを敷設した試験体１は、敷設なしの試験体３に対してスラブ下温度で最大−８℃の温度低減効果があった。しかも、試験体１の蒸散効果は、芝生を植えた試験体２よりも大きいものであった。

この結果から、多孔質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。

次に、第１１図（ａ）に示すと同様に多孔質セラミックス１３を敷設すると共に温度センサ１４を設けた試験体１と、多孔質セラミックスを敷設していない試験体３により、屋上スラブ表面温度の変化を模擬するものとして、１日２４時間の温度センサ１４の測定温度を調べ、結果を第１２図に示した。

なお、多孔質セラミックス、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。

多孔質セラミックス ：０．２０Ｗ／ｍ・Ｋ
コンクリートスラブ ：０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ
土 ：０．６３Ｗ／ｍ・Ｋ

第１２図より明らかなように、屋上スラブの表面温度の一日の変化量は、多孔質セラミックスを敷設した試験体１では２℃であるのに対して、敷設していない試験体３では１５℃だった。この結果から、多孔質セラミックスを敷設することにより、日射によるスラブへの熱負荷が軽減されることが分かる。

次に、第１３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、多孔質セラミックス（例えば、後掲の実験例２と同様にして製造された多孔質セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体４とした。多孔質セラミックスの敷設面積は１ｍ^２である。多孔質セラミックスの敷設面の上方１ｃｍの位置に温度センサ１４を設けた。

別に、多孔質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１３図（ｂ）に示した。

第１３図（ｂ）より明らかなように、多孔質セラミックスを敷設した試験体４と敷設していない試験体５とでは、１ｃｍ上方の大気温度として、最大５℃の差があった。

この結果から、多孔質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。

＜Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替及びＡ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減＞
多孔質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１４図に示した。

第１４図に示されるように、多孔質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、多孔質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１４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。

これらの結果から、前述の如く、多孔質セラミックスは、治水・蒸散において、芝生等植物の性能と同等であると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用した維持管理不要なものである上に、屋上緑化に比較して、初期費用は１／２、維持費用も格段に安く、屋上緑化代替の有力候補となることが分かる。

＜Ｂ−１．ヒートアイランド対策＞
東京都２３区内のビル屋上全てに多孔質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。

現在、ビルの屋上には機器類（室外機・熱源など）が設置されているが、多孔質セラミックスは、ビル屋上の各種機器の下にも敷設できるので、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度を大幅に低減することができる。

多孔質セラミックスと芝生の治水・蒸散の繰り返し試験結果を示す第１６図から明らかなように、多孔質セラミックスは、芝生の約２倍の蒸散能力があるため、上記の１０％の都市の蒸散面積の増加は、芝生に替算すれば、２倍の２０％の都市の蒸散面積の増加となり、更なる有効性が明らかである。

＜Ｂ−２・ゲリラ豪雨対策＞
多孔質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１５図より明らかなように、多孔質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。

ビル屋上には多孔質セラミックスを１０ｃｍの厚さで５０ｋｍ^２の面積に敷設すると１８０万ｍ^３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。

＜Ｂ−３．資源の再利用＞
多孔質セラミックスは、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。単位面積当たりの多孔質セラミックスの重量を４０ｋｇ／ｍ^２とすると、５０００ｍ^２の敷設に必要となる長石キラの量は、
５０００（ｍ^２）×４０（ｋｇ／ｍ^２）×０．９÷１０００＝１８０ｔｏｎ
となる。

即ち、多孔質セラミックスを敷設面積として１日に５０００ｍ^２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。

以下、上記配合の多孔質セラミックスが保水性及び蒸散性に優れていることを示す実験結果について説明する。下記の実験例１〜５は本発明の好ましい組成を用いた多孔質セラミックスであり、実験例６〜１０はそれ以外の組成の多孔質セラミックスである。

なお、以下の実験例で用いた原料は次の通りである。

カリ長石：愛知県瀬戸産 長石
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

［実験例１〜１０］
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。乾燥した成形体に対してドリルを用いて厚さ方向に直径１０ｍｍの通気孔を開けた。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、多孔質セラミックスを製造した。

各多孔質セラミックスについて成分分析を行うと共に特性測定を行った。結果を表１、表２に示す。

なお、気孔率（通気孔の容積は含まない。）は、水銀ポロシメータ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ株式会社製）を用いて測定した。気孔の孔径分布を第９図及び第１０図に示す。

保水量は、次のようにして測定した。

多孔質セラミックスを１０５℃で乾燥した後、放冷し、秤量し、重量（Ｗ_１）を求める。次いで、２０℃の水中に２４時間浸漬した後、引き上げ、表面水を湿った布で拭き取り、飽水状態とする。この試料を秤量し、重量（Ｗ_２）を求める。また、この飽水状態の多孔質セラミックスをメスシリンダー中の水中に投入し、体積（Ｖ）を求める。保水量（ｇ／ｃｍ^３）を（Ｗ_２−Ｗ_１）／Ｖにより算出する。

強度は１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．５ｃｍのサンプルを作り３点曲げ試験（ＪＴトーシ株式会社、５０ｋＮデジタル曲げ試験機）によって測定した。

凍結融解性能は、上記飽水状態の多孔質セラミックスを−２０℃に７５分保持して凍結させた後、３０℃に９０分保持して融解させる凍結・融解サイクルを２００サイクル繰り返し、破損の程度を観察することによって調べ、非常に良好（◎）、良好（○）、やや不良（△）、不良（×）で評価した。

蒸散性能は、水を深さ５ｍｍに張った平たい容器内に、乾燥した多孔質セラミックスを置き、３０分吸水させた後、引き上げ、この３０分間の吸水量を上記保水量の測定方法と同様にして求める。体積については保水量測定時の体積を用いる。この３０分間の吸水量（ｇ／ｃｍ^３）を蒸散性能とする。

蒸散効果持続日数は、蒸発の潜熱による冷却効果の持続日数であり、次のようにして測定した。

第８図に示す通り、厚さ１５０ｍｍの再生ポリプロピレン樹脂製パレット１の上に、厚さ１００ｍｍの発泡スチロール板よりなる正方形状の囲枠２を載せ、容器とする。この容器の一辺は１０００ｍｍ、深さは８３０ｍｍである。容器の外周面にアルミ箔を張ってある。

この容器内に厚さ５００ｍｍに発泡スチロール板３を敷き詰め、その上面の５箇所に温度センサＴ_１〜Ｔ_５を配置する。

この発泡スチロール板３の上に厚さ１８０ｍｍ、比重２．２のコンクリート板４を載せる。このコンクリート板４の上に飽水状態の多孔質セラミックス５（第８図（ｂ）にのみ図示）を５０ｋｇ堆積させる。堆積厚さは約１０ｃｍ程度である。以上の作業は、気温２０℃、湿度６０％ＲＨの屋内で行う。この容器を３５℃、６０％ＲＨの恒温恒湿室中に放置し、温度センサの検出温度が３５℃に上昇するまでの日数を測定する。これを蒸散効果持続日数とする。

また、各実験例で得られた多孔質セラミックスについて、吸水性を調べるために、第１７図に示すように、５個の多孔質セラミックス５１〜５５を用意し、水をはったパレット５０上に、最下段の多孔質セラミックス５５がその底部から１ｍｍ程度水に浸かるようにして、５段積み重ね、この状態で１時間放置した後、最上段の多孔質セラミックス５１の重量変化から、この多孔質セラミックス５１の吸水率（吸水前の多孔質セラミックスの重量に対する吸水した水の重量の割合）を算出した。

［考察］
表１の通り、上記の好ましい組成よりなる実験例１〜５の多孔質セラミックスは、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。

これに対し、上記の好ましい組成に属さない、実験例６〜１０のうち実験例６は、気孔の孔径が過大であるため、蒸発性能及び蒸発効果持続日数、吸水性に劣る。

実験例７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。

実験例８は、気孔率が８０％と過度に大きいため、凍結融解性能、吸水性に劣る。

実験例９，１０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。

１，５０ パレット
２ 囲枠
３ 発泡スチロール板
４ コンクリート板
５，１３，５１，５２，５３，５４，５５ 多孔質セラミックス
１１ 断熱材
１２ コンクリートスラブ
１４ 温度センサ
２０，２２，２４，２６，２８ 保水用セラミックス
２１，２３，２５，２７，２９ 通気孔
４０ 地表又は建造物
４１ スペーサ
４２ 通気板
４３ 通気スペース

Claims (11)

1. 焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、
   該保水用セラミックスを構成するセラミックスの組成が、ＳｉＯ _２ ：５０〜８０ｗｔ％、Ａｌ _２ Ｏ _３ ：１０〜３０ｗｔ％、Ｎａ _２ Ｏ及びＫ _２ Ｏの合計１〜１０ｗｔ％であり、
   内径１ｍｍ以上の通気孔を有し、
   該保水用セラミックスの全気孔率（気孔率は通気孔の容積は含まない。）は５５〜８０ｗｔ％であり、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなり、該孔径１〜１００μｍの気孔の６０％以上が孔径１０〜５０μｍの気孔よりなることを特徴とする保水用セラミックス。
2. 請求項１において、前記通気孔が複数本、略平行に設けられていることを特徴とする保水用セラミックス。
3. 請求項１において、異なる方向に延在した通気孔が設けられていることを特徴とする保水用セラミックス。
4. 請求項３において、少なくとも一部の延在方向の異なる通気孔同士が交わっていることを特徴とする保水用セラミックス。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、該保水用セラミックスは柱軸方向に延在した柱形であり、前記通気孔は柱軸方向に延在していることを特徴とする保水用セラミックス。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項において、該保水用セラミックスは柱軸方向に延在した柱形であり、前記通気孔は柱軸方向と交差方向に延在していることを特徴とする保水用セラミックス。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に配材されてなる保水構造体。
8. 請求項７において、少なくとも一部の前記通気孔が上下方向を指向していることを特徴とする保水構造体。
9. 請求項７において、少なくとも一部の前記通気孔が横方向を指向していることを特徴とする保水構造体。
10. 請求項９において、複数の保水用セラミックスの通気孔が一直線状に連なるように保水用セラミックスが配列されていることを特徴とする保水構造体。
11. 請求項８ないし１０のいずれか１項において、建造物又は地表との間に通気間隙をあけて通気板が配置され、該通気板の上に前記保水用セラミックスが配材されていることを特徴とする保水構造体。

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