(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビル等の屋上部において、多孔質かつ比重２．１〜２．４で、粒径２０〜６０ｍｍのサンゴ石灰岩による粒状物または塊状物を排水・通風手段を有する拘束体で層構造を維持するように囲み、飛散防止ネットで覆って、敷設したことを特徴とする屋上部の冷却装置。
【請求項２】
粒状物または塊状物の層は、上層を遮熱層、中層を熱伝導阻害層、下層を冷却層として構成する請求項１に記載の屋上部の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の冷却を行うものとして、屋上部の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に都市部では、コンクリート建築物が多く、また、道路などの路面はコンクリートやアスファルトで覆われている。これらのコンクリート面は、太陽熱によって温度が上昇し、夏季には例えば建築物の屋根で６５〜７０℃にも達することから、都市のヒートアイランド現象を引き起こす要因のひとつとなっている。
【０００３】
特に、コンクリート造の建物では、内部の温度も上昇するため、室内環境が悪化するうえ、冷房などの電力エネルギーの消費増加が問題となっている。
【０００４】
このような建物の温度上昇問題の対策としては、様々な対策が提案され、反射率の高い塗料で塗装することにより、太陽熱を反射させる方法、水の気化熱で建築物を冷却する方法などである。このうち、塗料による方法では、熱線の入射量を減らす効果はあるが太陽熱により温まった物体を冷ます効果はない。
【０００５】
また、水の気化熱で建築物を冷却する方法には、打ち水をする方法、保水性のある材料を設ける方法、あるいは緑化する方法などがある。
【０００６】
このうち、打ち水をする方法は効果が高いとして試みられているが、与えた水が流れ去るため、多量の水を必要とする上効果が持続しない。
【０００７】
緑化する方法では、屋上緑化の施工に際しては、屋上のモルタル面にコンクリートによる植裁基盤を設け、躯体面から植裁基盤を完全に分離して、土壌を敷き詰めることが行われている。コンクリートには、ポルトランドセメントと単粒度の粗骨材で形成される連続空隙を備えたポーラス・コンクリートを用いることが一般的であり、植裁基盤とすべき法面打設後、保水性充填材として空隙部表面側にピートモス等の天然有機系材料を土とともに充填する。
【０００８】
保水性のある材料を設ける方法も種々提案されているが、下記特許文献１は、屋上を緑化した場合と同様な冷却・断熱効果を奏する透水性、保水性が優れた軽量なコンクリート舗装方法および保水性・透水性コンクリート・ブロックであり、強度を補う添加剤を添加することなく、粒度３〜２０ｍｍの軽石１１、５０〜６２重量％とポルトランドセメント５０〜３８重量％との配合物に、水４０〜５０重量％を散布した混練した状態の保水性・透水性コンクリートからなる生コンクリートを敷き詰める。
【特許文献１】特開２００５−９７８８４号公報
【０００９】
特許文献１では、保水性・透水性コンクリートを打設する際に、多数の小穴をあけた合成樹脂製のパイプを埋設しておき、乾燥したときに、このパイプに水を注入することにより、保水性・透水性コンクリートに水を含浸させる。使用する水として、貯水槽に貯えた雨水などを使用すればよいとされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来の屋上の高温化防止方法では、遮熱・反射系塗料などの塗装による方法を除けば、屋上緑化のように保水を前提とした根保持基盤、また、ポーラス状の吸水・保水する材料を屋上や屋根に設置し、保水層による遮熱効果を利用して高温化防止する仕組みが一般的になっている。
【００１１】
これらは、保水層を設けるため、一定の水分を保つことでの厚さが必要で、また、水分が含まれることで、重量を制限する遮熱効果が低下することなど、そして最大の問題は晴天が続くと、水分が蒸発して遮熱効果が低下する為、水の供給が必要でその装置の設置、維持管理が必要で経費もかかる。
【００１２】
さらに保水することでの問題点は、晴天がつづくことで、保水層に残った水分が熱蓄積を起こし、保水層全体が高温化し、その高温が屋上床面に伝導し遮熱効果が低下することが起きる。
【００１３】
これに加えて、ポーラス状の吸水・保水する材料としては、ポーラス・コンクリートが一般であるが、ポーラス・コンクリートは、セメントと砕石などの天然骨材を使用しているので重量が重く材料の運搬、取り扱い、施工が不便である。
【００１４】
前記特許文献１のポルトランドセメントは、強アルカリ性で植物の種子の発芽を妨げたり、充填した植物繊維や種子などが雨水で流失しやすい。
【００１５】
また、屋上の緑化に際しては屋上に対する荷重や排水を特に考慮する必要があり、現実問題として既存のビルにおいて屋上の緑化の際は、建築基準法施工令による屋上広場の積載荷重のうち地震力荷重である１３０ｋｇ／ｍ２が限度と言われている。また、屋上緑化の必要性がある高層ビルの屋上には、概ね周囲に手摺りが無い陸屋根であり、屋根には荷重がかかることが設計上考慮されてはいない。
【００１６】
そのために、このような場所を緑化する際には、荷重が軽量な方法でなければならない。
【００１７】
また、植裁のためには土壌の水分の排出経路を確保する必要があり、植裁を囲む壁の下部に、適宜排水口を設け、土壌の流出を防ぐために網で排水口を覆うなどの手段を設けている。
【００１８】
しかし、このような方法では排水効率が悪く、排水口を網で覆っているとはいえ土壌からの塵埃をすべて遮断することは不可能であり、屋上に設けたドレインの詰まりを頻発させるという問題があった。
【００１９】
水の供給設備を必要とする場合、水貯留による屋上への静荷重増加が問題となることもあり、散水装置を有しない雨水貯留タイプは、雨水供給が途絶し半乾燥状態となると、粒状物による層内の水蒸気により、熱蓄積が発生し、かえって冷却作用が阻害される欠点もある。
【００２０】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、メンテナンスが殆ど不要で、ランニングコストも掛らず、さらに、保水機能を付加するための散水装置・屋上防水等の設備もいらず、比較的容易に、しかも安価に冷却機能を備えさせることができる屋上部の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、ビル等の屋上部において、多孔質かつ比重２．１〜２．４で、粒径２０〜６０ｍｍのサンゴ石灰岩による粒状物または塊状物を排水・通風手段を有する拘束体で層構造を維持するように囲み、飛散防止ネットで覆って、敷設したことをビル等の屋上部において、多孔質かつ比重２．１〜２．４で、粒径２０〜６０ｍｍの石灰岩による粒状物または塊状物を層状に敷設したことを要旨とするものである。
【００２２】
請求項１記載の本発明によれば、石灰岩からなる粒状物を層状（２層以上）に敷設することにより、
（１）軽い比重（２．３程度）のため、屋上敷設で荷重増加が少ない。
（２）石灰岩が多孔質のため、粒状物自体の熱伝導性が低い。
（３）粒状物が相互に点接触状態となり、直射日光による入射熱の伝導率が低下し、屋根・屋上面への熱入力量が低下する。
（４）粒状物間に空気流通路が広範囲に構成されることから、層内で熱せられた空気の上昇気流の生成が促進される。
（５）上昇気流により、屋根・屋上面には日陰外気（層の下部は日陰となるため）と同等の温度の空気（低温：概ね３５度以下）が常時接することとなり、温度上昇を抑制できる。
【００２３】
また、このような多孔質かつ比重２．１〜２．４で、粒径２０〜６０ｍｍの石灰岩として、琉球石灰岩が、中でもサンゴ石灰岩が好適なものである。
【００２４】
これに加えて、排水・通風手段を有する拘束体で囲むことで、層状が維持でき、かつ、粒状物の層内に空気が常に供給されることにより、ドライ状態が保たれることで、層内の水蒸気で生ずる熱蓄積が生じない。また、通風手段により、粒状物の層自体の温度低下が生ずる。さらに、雨水等を受けても排水ができ、層間に水がたまることもない。
【００２５】
また、飛散防止ネットで覆うことにより風散の対策を簡単に行うことができる。
【００２６】
請求項２記載の本発明によれば、各敷設層の役目は、上層である遮熱層は、表面層として太陽の直射を受け高温化（４５〜５５℃）部分となる。この高温により、表面から熱放射を引き起こし、上昇流を生む。この上昇流によって下層からの空気を引き上げる。（３５℃以下）（遮熱・高温体）
【００２７】
中層を熱伝導阻害層は、表面層を支え、そして、表面層からの熱伝導を受けるが、接触面が小さいことで、屋上床、屋根面への熱伝導を低減させる（３５〜４０℃）役目を持つ。
【００２８】
下層の冷却層は、敷設層全体の太陽光の通射がないため、陰の低温（３５℃以下）空気量を確保し、その空気を表層へと供給する。そして、敷設層外からの新しい空気（３５℃以下）の流入が起きる。（陰の空気低温層・冷却体）
【発明の効果】
【００２９】
以上述べたように本発明の屋上部の冷却装置は、メンテナンスが殆ど不要で、ランニングコストも掛らず、さらに、保水機能を付加するための散水装置・屋上防水等の設備もいらず、比較的容易に、しかも安価に冷却機能を備えさせることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の屋上部の冷却装置の概要を示す縦断側面図で、図中１は屋上床で、コンクリート面が多い。
【００３１】
本発明は、石灰岩、特に、琉球石灰岩２を２層以上の層状にして屋上床１上に敷設した。
【００３２】
琉球石灰岩は、多孔質かつ比重２．３程度で、本発明では図２に示すように粒径２０〜６０ｍｍの粒状物または塊状物として使用する。
【００３３】
琉球石灰岩２は、南西諸島に広く分布する石灰岩の地層。更新世にサンゴ礁のはたらきで形成された。１９２５年（大正１４年）に矢部長克と半沢正四郎によって命名された。南西諸島中部から南部にかけて広く分布しており、特に沖縄県においては土地の約３０パーセントを占めている。最大の厚さは１５０メートルにもなる。多くの気孔を含んでおり大量の地下水を浸透させる性質がある。
【００３４】
さらに、この琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層構造を維持し、かつ、粒状物層の排水・通風手段を有する拘束体３で囲んだ。
【００３５】
琉球石灰岩２は、その種類は、形成される海域の水深によって異なり、サンゴ石灰岩、石灰藻球石灰岩、サイクロペリウス石灰岩、砕屑石灰岩などがある。
【００３６】
サンゴ石灰岩は、造礁サンゴの化石を多く含む石灰岩であり、石灰藻球石灰岩は石灰藻球を多く含む石灰岩であり、サイクロペリウス石灰岩はサイクロペリウスやオパキュリナなど大型の有孔虫を多く含む石灰岩であり、砕屑石灰岩は有孔虫、サンゴ、藻類、コケムシなどの破片を多く含む石灰岩である。また、含まれる生物化石の種類によってサンゴ石灰岩・貝殻石灰岩・有孔虫石灰岩などにも分類される。
【００３７】
本発明においては、どの種類の琉球石灰岩でもよいが、入手の容易性などからサンゴ石灰岩が好適である。
【００３８】
拘束体３の一例としては、排水、通風用の透孔４を穿設した枠体５であり、粒状物または塊状物である琉球石灰岩２の層構造を維持するため、所定の高さと適度な縦横の大きさを持つ、矩形若しくはその他の多角形の枠体である。
【００３９】
枠体５は内部に琉球石灰岩２を層状に詰めたものを、相互に間隔６を存して並べる。この間隔６は、枠体５の排水、通風の機能を確保できるだけの幅があればよい。図中７は天井部、８は室内を示す。
【００４０】
また、層構造の琉球石灰岩２の上面は風散対策として飛散防止ネット９で覆う。この飛散防止ネット９にはカラス等の鳥よけ用合成樹脂製ネットが利用でき、覆い方としては、枠体５の上面開口をこれで覆う場合や、飛散防止ネット９を袋状としてこれで琉球石灰岩２を包み、枠体５に詰める場合などである。飛散防止ネット９は金網でもよい。
【００４１】
図３は、このような琉球石灰岩２を層構造に詰めた枠体５の単体を示す。
【００４２】
枠体５の形状は図示のような矩形のみならず、円形、多角形でもよく、図示は省略するが、８角形とし、これを前記間隔６を存して並べることで、亀甲模様となるような配置も可能である。
【００４３】
さらに、図４は枠体５の排水・通風手段として枠体５を網底１４としたものであり、網底１４の網の目が排水、通風用の透孔となる。この場合は、枠体５には脚部５ａを設け、下方空間１５を確保するようにする。図４において、琉球石灰岩２の詰み込みの図示や飛散防止ネット９の図示は省略したが、図３と同じようにあるものである。
【００４４】
このようにして、前記琉球石灰岩２による粒状物または塊状物の層は、図１に示すように上層αを遮熱層、中層βを熱伝導阻害層、下層γを冷却層として構成する。
【００４５】
層状での各固体の接触面は、点もしくは、断続した線で構成され、各個体の外面６０％以上が非接触面で、空気に直接触れる構造となっている。
【００４６】
次に使用法および作用について説明すると、前記接触点では、上層αである遮熱層は、太陽の直射を受ける敷設層表面の熱（４５〜５０℃）は、次層への伝導は点部分に集中するが、その面積が小さいため、伝導の量は低減（３５〜４０℃）され、また表面層固体の外面から、空気中に熱放射される。
【００４７】
ここでは、高温であるため上昇流が生じ、上層αより上空へ放熱され、その空気の流れによって、中層βを熱伝導阻害層、下層γの低温空気（３５℃以下）が中層β内を通過し、層内を冷却する効果が起きる。
【００４８】
屋上床１、もしくは屋根面への固体の接触も、固体同士と同様、点もしくは、不連続の線で構成され、床面の６０％以上が空気に直接触れる構造となっている。
【００４９】
中層βは熱伝導阻害層表面層として、上層αを支え、そして、上層αからの熱伝導を受けるが、接触面が小さいことで、屋上床１もしくは屋根面への熱伝導を低減させる（３５〜４０℃）役目を持つ。
【００５０】
中層βおよび下層γは、敷設層全体の太陽光の通射がないため、陰の低温（３５℃以下）空気量を確保し、その空気を上層αへと供給する。そして、敷設層外からの新しい空気（３５℃以下）の流入が起きる。（陰の空気低温層・冷却体）
【００５１】
このような敷設層による構造機能によって屋上床１または屋根面に流入する空気の温度、気温は、最高で４０℃で陰部分に入ると３５℃以下となる。この３５℃以下の空気温度によって屋上床１または屋根面は、３５℃以上にはならず、それ以下の天上はより低温化が起こり、室内への熱伝導は小さくなる。
【００５２】
図１１にサーモグラフィーによる測定結果を示すが、●は屋上床１の温度、■は天井部７の温度、□は室内８の温度である。（図１参照）
【００５３】
ちなみに、前記琉球石灰岩２による粒状物または塊状物の層がない場合には、屋上床１の表面温度は６０℃、内部温度は平均４５℃、天井部７の温度は４２℃、室内８の温度は４０℃となる。
【００５４】
これに対して、琉球石灰岩２による粒状物または塊状物の層がある場合、上層αの温度は４５℃〜５０℃であり、中層βの温度は４０℃、下層γの温度は３５℃以下で、屋上床１の内部温度は平均３５℃以下、天井部７の温度は３０℃以下、室内８の温度は２８℃以下となる。
【００５５】
また、風がある時は敷設層表面の凹凸によって、上空を通過する風（空気）の一部が敷設層内へ進入し、一部は底層部にたして、敷設層内全体を気温温度で冷却する作用を持っている。
【００５６】
このため風上部分は、気温に近い温度を呈するが、風下部分は敷設層を通過して熱を吸収した空気によって、風上部分より２〜３℃高熱となる。このため、敷設層を全体に敷き詰めることをせず、２〜４ｍ程度間隔に敷設層から空気を逃す隙間を設けることがよい。
【００５７】
一方、屋上床１もしくは屋根面に対し保水性を求めないので雨水に対しては、このまま透水させることができる。雨水は排水、通風用の透孔４から排出される。
【００５８】
図５は本発明の他の実施形態を示すもので、琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層構造を維持し、かつ、粒状物層の排水・通風手段を有する拘束体３としてメッシュネットによる袋１０を用いた。このメッシュネットによる袋１０内で層状をつくり、かつ、フトン状にして敷き込み個々のメッシュネットによる袋１０を結束し一体にして固定すれば飛散防止ネットは必要ない。
【００５９】
敷設層を屋上に設置する場合、より簡易にする方法として、枠体５の代わりに敷設材料を袋に詰めたものを利用した。
【００６０】
また、フトン状に分別する場合には表面と底面を縫い合せることで、袋１０内で、琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層状が片よることを防止できる。なお、袋１０内で琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層を維持するには、これが３０ｍｍ〜６０ｍｍ程度の大きさであることが望ましい。
【００６１】
この袋状のものは折半屋根や変形の屋上床に有効である。図６は折半屋根１１に設置した場合であり、敷設層底面に空気を通すため場合によっては、下方に図１０に示すような透孔１２ａを多数形成したメッシュパイプ１２を設置し、このメッシュパイプ１２でかさ上げをして通気をよくする。
【００６２】
また、敷設層の面積が広い場合には図７、図８に示すように、前記メッシュパイプ１２等の通気する部材を用い、区分して通気をよくする。この区分は敷設層のくずれや片側へのより等を防止する安定化の方法としても役立つ。
【００６３】
この場合、さらに図１、図３で示すような枠体５で囲うようにしてもよいが、図９に示すように、前記メッシュパイプ１２等の通気する部材を直接枠体５として用いてもよい。
【００６４】
図１２は屋上床１もしくは屋根面へ本発明の琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層構造を敷設し、さらに、その上にクーリングタワーや空調室外機１３を設置した場合である。琉球石灰岩２を設けない場合との比較を温度数値によって示した。
【００６５】
なお、図示は省略するが、本発明におけるビル等の屋上部とは、クーリングタワーの上を言い、クーリングタワー上に本発明の琉球石灰岩２の粒状物または塊状物の層構造を敷設することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の屋上部の冷却装置の概要を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の屋上部の冷却装置で使用する琉球石灰岩の説明図である。
【図３】本発明の屋上部の冷却装置の１実施形態を示す要部の斜視図である。
【図４】本発明の屋上部の冷却装置の他の実施形態を示す要部の斜視図である。
【図５】本発明の屋上部の冷却装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の屋上部の冷却装置の第３実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の屋上部の冷却装置の第４実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の屋上部の冷却装置の第５実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の屋上部の冷却装置の第６実施形態を示す斜視図である。
【図１０】メッシュパイプの斜視図である。
【図１１】サーモグラフィーによる測定結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の屋上部の冷却装置の他の設置例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…屋上床                        ２…琉球石灰岩
３…拘束体                        ４…排水、通風用の透孔
５…枠体                          ５ａ…脚部
６…間隔                          ７…天井部
８…室内                          ９…飛散防止ネット
１０…メッシュネットによる袋      １１…折半屋根
１２…メッシュパイプ              １２ａ…透孔
１３…空調室外機                  １４…網底
１５…下方空間
【図１】
0005518411.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005518411.tif 000009
【図９】
0005518411.tif 000010
【図１０】
0005518411.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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