JP5326836B2 - 保水構造体 - Google Patents
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Description
第1図〜第5図に第1の実施の形態を示す。第1図は実施の形態に係る保水構造体の断面図、第2図はその水上部の斜視図、第3図(a),(b)は保水用セラミックスの斜視図、第4図は保水構造体の平面図、第5図は通水系統図である。
本発明では、地表又は建物屋上に容器を設置し、この容器内に保水用セラミックスを配列し、容器内に給水するようにしてもよい。
第6図では、重量センサ53によって保水用セラミックス24の水分量を検知するようにしているが、第7図のように、水上側の保水用セラミックス24の上端面の表面温度を放射温度計60によって検知し、この検知温度信号を制御器61に入力し、この表面温度が所定温度以上になったときに、制御器61からの信号によって弁55を開弁させ、給水パイプ24に水を供給するようにしてもよい。なお、放射温度計60の代りに熱電対などの温度センサを用いてもよい。
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。
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を構成するセラミックスの組成は
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。
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。
A−1.ビルの省エネ・CO2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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
コンクリートスラブ :0.15W/m・K
土 :0.63W/m・K
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。
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。
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。
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/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。
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、多孔質セラミックスを製造した。
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。
2 囲枠
3 発泡スチロール板
4 コンクリート板
5,13,71,72,73,74,75 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 流水勾配面
21 堰部
22 給水パイプ
23 排水溝
24,25 保水用セラミックス
24a,25a 通気孔
30 給水タンク
33,37 水位計
51 容器
53 重量センサ
Claims (6)
- 建造物又は地表に設けられた流水勾配面と、該流水勾配面上に配材された保水用セラミックスと、該流水勾配面の水上部に給水する給水手段とを備えてなる保水構造体であって、前記保水用セラミックスが容器内に配材されており、該容器の底面が前記流水勾配面となっていることを特徴とする保水構造体。
- 請求項1において、該流水勾配面の水量を検知する水量検知手段と、該検知手段で検知される水量が所定水量以下になったときに前記給水手段を作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする保水構造体。
- 請求項1において、前記容器と該容器の内容物との合計の重量を検知する重量検知手段と、該重量検知手段で検知される重量が所定重量以下になったときに前記給水手段を作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする保水構造体。
- 請求項1において、保水用セラミックスの温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段で検知される温度が所定温度以上となったときに前記給水手段を作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする保水構造体。
- 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、その全体積の53〜70%が孔径1〜100μmの気孔よりなることを特徴とする保水構造体。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、該保水用セラミックスに、上下方向に貫通した内径1mm以上の通気孔が設けられていることを特徴とする保水構造体。
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