(57)【要約】【課題】日中に雪受け部に堆積した雪を融解させて試験体に融雪水を供給することができるとともに、試験体の下端に当該融雪水を導くことができる耐凍害試験装置を提供する。【解決手段】耐凍害試験装置１は、屋外に設置される外装面材の耐凍害試験装置１であって、上下に水平に設けられ試験体２の裏面が当接する上側フレーム４及び下側フレーム５と、前記試験体２の上部表面に当接し、前記上側フレーム４に固定される押さえプレート６と、前記下側フレーム５から突出し、前記試験体２の下端が載置される下端載置部７と、を備え、前記押さえプレート６は、前記試験体２と反対側に突出する雪受け部８を有しており、当該雪受け部８は前記試験体２の表面へ融雪水を流下させる流出部８１を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置される外装面材の耐凍害試験装置であって、
上下にそれぞれ水平に設けられ試験体の裏面が当接する上側フレーム及び下側フレームと、
前記試験体の上部表面に当接し、前記上側フレームに固定される押さえプレートと、
前記下側フレームから突出し、前記試験体の下端が載置される下端載置部と、
を備え、
前記押さえプレートは、前記試験体と反対側へ突出する雪受け部を有しており、
当該雪受け部は前記試験体の表面へ融雪水を流下させる流出部を有することを特徴とする耐凍害試験装置。
【請求項２】
前記押さえプレートは前記試験体の幅以上の長さであり、当該押さえプレートの前記試験体の両側縁から突出した部分に前記上側フレームと連結する連結体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の耐凍害試験装置。
【請求項３】
前記雪受け部は、前記試験体の幅方向の一部に設けられており、少なくとも前記雪受け部の一方の側端が前記流出部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐凍害試験装置。
【請求項４】
前記流出部は前記雪受け部を貫通する流出孔であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐凍害試験装置。
【請求項５】
前記試験体の表面が上向きに傾斜するように、前記上側フレームよりも前記下側フレームが前記試験体の表面側へせり出して配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の耐凍害試験装置。
【請求項６】
前記下端載置部は前記試験体の幅以上の長さを有し、前記下側フレームから前記試験体の厚さ方向へ当該試験体の厚さと略等しい長さ突出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の耐凍害試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装面材の凍結融解試験を行う耐凍害試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の外装面材は、冬季の寒冷地などの気温が非常に低い場合に、降雨・降雪などの水や結露水が外装面材の内部に浸入すると、当該外壁面材の内部に浸入した水分が凍結して、体積が膨張し、その後、気温が上がると、凍結水が融解する。そして、これを繰り返すことにより、外装面材に傷みや亀裂などの凍害が発生することとなる。したがって、寒冷地の建物には、耐凍害性の高い外装面材を用いる必要がある。
【０００３】
このような外装面材の耐凍害性の評価を行う試験装置としては、例えば外装面材の試験体を実験室内に設置し、当該試験体に人為的に水を供給するとともに、当該室内の温度を調整して、凍結融解を再現する試験装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、露天の屋外に耐凍害試験装置を設置し、当該装置に試験体を固定し、日中には集雪部から融雪水を試験体に供給し、昼夜の気温変化によって、試験体内の水の凍結溶解を繰り返す装置が提案されている（例えば特許文献２）。この装置は、勾配を有する屋根部に小屋根を設けて集雪部とし、試験体に釘を打ち付けて屋根の下方に設けられる柱に当該試験体を鉛直に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２３４１８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のような人為的に室温を調節して試験体の凍結融解を再現する装置は大掛かりで試験に掛かるコストが大きくなる問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２の装置は、屋根部に積雪を堆積させる構成であるので、積雪量が必要以上になりやすく、日中でも積雪が凍結したままの状態が継続し、融雪水が供給されないおそれがある。さらに屋根部の軒から雪が垂れ下がる雪庇が出来やすく、当該雪庇が試験体への日差しを遮って、試験体内部の水分の融解が妨げられるおそれがある。また、複数列設された小屋根の隙間から融雪水を試験体に供給する構成であるので、当該隙間に落葉などの異物が詰まって融雪水が供給されないおそれがある。さらにまた、試験体に釘を打ち付けて柱に固定する構成であるので、本来の外装面材にはない釘孔が試験体に形成されることとなり、この釘孔から試験体内部に水が浸入すると外装面材に対する適切な評価が困難となる。また、試験体を高さ方向に多段に配置するような場合に、上段の試験体には屋根部の小屋根の隙間から直接融雪水が供給されるのに対して、下段の試験体には上段の試験体表面を流れた水の一部が供給されることとなるので、水が供給される位置や水量が異なることとなり、上段と下段とで試験条件が異なることとなる問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、日中に雪受け部に堆積した雪を融解させて試験体に融雪水を供給することができるとともに、試験体の下端に当該融雪水を導くことができ、高さ方向に２段以上に設置した場合でも各段で同一の条件で耐凍害性を評価することができる耐凍害試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の耐凍害試験装置は、屋外に設置される外装面材の耐凍害試験装置であって、上下にそれぞれ水平に設けられ試験体の裏面が当接する上側フレーム及び下側フレームと、前記試験体の上部表面に当接し、前記上側フレームに固定される押さえプレートと、前記下側フレームから突出し、前記試験体の下端が載置される下端載置部と、を備え、前記押さえプレートは、前記試験体と反対側へ突出する雪受け部を有しており、当該雪受け部は前記試験体の表面へ融雪水を流下させる流出部を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の耐凍害試験装置は、上述の特徴に加えて、前記押さえプレートは前記試験体の幅以上の長さであり、当該押さえプレートの前記試験体の両側縁から突出した部分に前記上側フレームと連結する連結体が設けられることを特徴としている。
【００１１】
本発明の耐凍害試験装置は、上述の特徴に加えて、前記雪受け部は、前記試験体の幅方向の一部に設けられており、少なくとも前記雪受け部の一方の側端が前記流出部であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の耐凍害試験装置は、上述の特徴に加えて、前記流出部は前記雪受け部を貫通する流出孔であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の耐凍害試験装置は、上述の特徴に加えて、前記試験体の表面が上向きに傾斜するように、前記上側フレームよりも前記下側フレームが前記試験体の表面側へせり出して配置されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の耐凍害試験装置は、上述の特徴に加えて、前記下端載置部は前記試験体の幅以上の長さを有し、前記下側フレームから前記試験体の厚さ方向へ当該試験体の厚さと略等しい長さ突出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の耐凍害試験装置によると、降雪時に雪受け部に雪が降り積もる。そして、昼間に試験体の表面が太陽光を受けて加熱され、試験体の上部表面に当接している押さえプレートに当該試験体の熱が伝わり、押さえプレートから突出している雪受け部に積もった雪が融解するので、昼間に雪受け部の雪が凍結したまま維持されることを抑制し、融雪水を試験体の表面に供給することができる。試験体の下端は下端載置部に載置されているので、試験体の表面を伝った水は試験体の下端で回り込み、表面張力によって試験体の下端と下端載置部との間隙に浸入し、試験体内部へ浸入することとなる。主に建物１階の外装面材は下端からの水の浸入を許しやすいので、試験体の下端に水を供給して試験体内部へ水を浸入させることにより、実際の外装面材の環境に合致した試験を行うことができる。また、このような耐凍害試験装置を、例えば上下２段以上に設置した場合でも、上段及び下段の耐凍害試験装置のそれぞれの雪受け部からそれぞれの試験体の表面に融雪水を供給することができるので、上下の耐凍害試験装置で水の供給位置などの試験条件を同一にすることができる。
【００１６】
本発明の耐凍害試験装置によると、押さえプレートが試験体の幅以上の長さであり、当該押さえプレートの試験体の両側縁から突出した部分に上側フレームと連結する連結体が設けられるので、押さえプレート及び上側フレームは試験体が無い位置で連結されることになり、試験体に釘孔などの固定用の孔を設ける必要がなく、耐凍害性の評価を適切なものとすることができる。
【００１７】
本発明の耐凍害試験装置によると、雪受け部の少なくとも一方の側端が流出部であるので、落葉などの異物が流出部に詰まることが無く、より確実に融雪水を試験体表面に供給することができる。
【００１８】
本発明の耐凍害試験装置によると、雪受け部を貫通する流出孔が流出部であるので、当該流出孔から試験体の表面に融雪水を供給することができる。
【００１９】
本発明の耐凍害試験装置によると、試験体の表面が上向きに傾斜するので、鉛直である場合に比べて試験体の表面が受ける太陽光の量を増やすことができ、太陽光によって昼間に試験体をより加熱することができる。したがって、試験体から押さえプレートへと伝わる熱量を増加させることができ、雪受け部に積もる雪をより確実に融解することができ、融雪水を試験体の表面により安定的に供給することができる。
【００２０】
本発明の耐凍害試験装置によると、下端載置部の長さが試験体の幅以上であり、下側フレームから試験体の厚さと略等しい長さ突出するので、試験体の表面を伝った水が、試験体の表面下縁で試験体の下端と下端載置部との間隙に浸入することになるのでより確実に水を試験体の下端に供給することができる。また、下端載置部が試験体の表面よりも大幅に突出することがないので、降雪時に下端載置部から試験体の表面にかけて雪が積もることを抑制でき、昼間に試験体内部の水が凍結を維持することを防止し、凍結融解のサイクルを促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】耐凍害試験装置の構成を示す試験体に垂直な方向から見た平面図。
【図２】耐凍害試験装置の構成を示す側面図。
【図３】耐凍害試験装置の構成を示す斜視図。
【図４】雪受け部に雪が堆積した状態の耐凍害試験装置を説明する平面図。
【図５】試験体及び押さえプレートに太陽光が入射することによる熱の伝わりを説明する一部拡大側面図。
【図６】試験体表面を伝わる水が試験体の下端面と下端載置部の隙間に浸入する状態を説明する一部拡大側面図。
【図７】耐凍害試験装置の流出部の変形例を示す斜視図。
【図８】耐凍害試験装置を上下２段に設置した例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る耐凍害試験装置１の実施形態に付いて各図を参照しつつ説明する。耐凍害試験装置１は、建物の外装面材の耐凍害性を評価する試験装置であり、外装面材の試験体２を露天の屋外に設置するものである。外装面材は、コンクリート系、窯業系又はセラミックス系のサイディング材である。外装面材の表面には凹凸模様が形成されるとともに、防水塗装などの塗装が行われている。試験体２は、図１から図３に示すように、外装面材の一部を矩形平板状に切断して形成している。試験体２の寸法は高さ方向に３２０ｍｍで、水平方向に１５０ｍｍである。なお、試験体２の寸法はこれに限定されるものではない。ここで試験体２の表面２１は外装面材における屋外側の面をいい、試験体２の裏面２２は外装面材における屋内側の面をいう。
【００２３】
耐凍害試験装置１は、地面に載置される支持フレーム３と、支持フレーム３の間に架設されるように上下にそれぞれ配置される上側フレーム４及び下側フレーム５と、試験体２を挟んで上側フレーム４に固定される押さえプレート６と、下側フレーム５から突出して試験体２の下端が載置される下端載置部７と、を備えている。
【００２４】
支持フレーム３は、地面に固定される図示しない固定構造の上に傾斜する縦材３１を配置して形成した金属製のフレームである。縦材３１は本実施形態においては水平に対して７０度の角度に傾斜している。上側フレーム４及び下側フレーム５は同一断面形状の金属製角パイプである。これら上側フレーム４及び下側フレーム５は縦材３１に対してボルト３２及びナット３３で固定されて、水平に架設されている。上側フレーム４及び下側フレーム５の縦材３１と反対側の面はそれぞれ水平に対して７０度の角度に傾斜している。これら上側フレーム４及び下側フレーム５の縦材３１と反対側の面には試験体２の裏面２２が当接する。縦材３１が傾斜することによって下側フレーム５は上側フレーム４よりも試験体２の表面２１側にせり出して配置されることなり、上側フレーム４及び下側フレーム５に当接する試験体２は縦材３１と平行に水平に対して７０度に傾斜して配置されることとなる。
【００２５】
押さえプレート６は、試験体２の上部表面２１に当接される金属製の板材である。押さえプレート６は上部６１が水平方向に長い矩形で、下部６２が上部６１よりも水平方向に短く形成されている。押さえプレート６の上部６１は水平方向の長さが試験体２の幅以上であり、押さえプレート６上部６１の両端部６３は試験体２の両側縁２４からそれぞれ突出している。押さえプレート６の下部６２は水平方向の長さが試験体２の幅以下であり、両側端が試験体２の両側縁２４よりも内側に位置している。
【００２６】
押さえプレート６の両端部６３にはボルト孔６４がそれぞれ形成されている。上側フレーム４の試験体２側の面にはネジ孔４１が設けられており、押さえプレート６のボルト孔６４を通した連結ボルト４２を上側フレーム４のネジ孔４１に螺着することで押さえプレート６を上側フレーム４に固定している。連結ボルト４２は、試験体２の両側縁２４の外側に配置されることになるので、試験体２に貫通孔を設けることなく上側フレーム４と押さえプレート６とで試験体２を挟持することができる。なお、本発明における「連結体」は、本実施形態においては連結ボルト４２がこれに相当する。
【００２７】
押さえプレート６の下端には試験体２と反対方向に突出する雪受け部８が形成されている。雪受け部８は、押さえプレート６を折り曲げて形成した金属製の平板であり、試験体２の表面２１から５０ｍｍ突出している。雪受け部８の突出寸法が５０ｍｍ程あれば、融雪水Ｗを確保しつつ過剰な積雪を防ぐことができる。雪受け部８の突出する方向は試験体２の表面２１に対して垂直である。なお、雪受け部８の角度は、試験体２の表面２１に垂直なものに限定されるものではなく、当該雪受け部８の先端から基端へ向かって下り勾配であればよい。
【００２８】
雪受け部８の水平方向の長さは、押さえプレート６の下部６２と同様に試験体２の幅以下であり、雪受け部８の両側端８１が試験体２の表面２１へ融雪水Ｗを流下させる流出部となっている。なお雪受け部８は少なくとも一方の側端８１が融雪水Ｗを流下させる流出部であれば良く、このような場合は、雪受け部８は一方の側端８１に向かって下り勾配が好ましい。雪受け部８の一方又は両方の側端８１を流出部とすれば、落葉などの異物が流出部に詰まることが無く、より確実に融雪水Ｗを試験体２表面２１に供給することができる。
【００２９】
なお、押さえプレート６及び雪受け部８は黒色に塗装されていることが好ましい。黒色に塗装されていれば、昼間に太陽光を吸収しやすいので、昼間に雪受け部８に堆積した雪Ｓが融解することを促進することができ、融雪水Ｗを試験体２に供給しやすくなる。
【００３０】
下端載置部７は水平方向の長さが試験体２の幅よりも長く形成された金属製の平板であり、下側フレーム５の下面に下端ボルト５１で固定されている。下端載置部７は、下側フレーム５から試験体２の厚さ方向に突出しており、突出する長さは試験体２の厚さと略等しい。なお、本実施形態において「試験体２の厚さと略等しい」とは、試験体２の表面２１の凹凸模様の内、最も突出した部分の厚さと略等しいことをいうが、下端載置部７の突出長さは試験体２の最も突出していない部分の厚さと等しいものであっても良い。また「略等しい」とは試験体２の厚さよりも僅かに長い場合であっても下端載置部７にほとんど雪が積もることが無い程度の長さであることをいう。
【００３１】
耐凍害試験装置１は外装面材に凍害が発生しやすい寒冷地に設置される。耐凍害試験装置１は少なくとも試験体２が積雪に埋まることがない高さに設置することが好ましく、設置される地域の予想降雪量に応じて支持フレーム３の高さが調整される。また、耐凍害試験装置１は試験体２の表面２１が南側を向くように設置することが好ましく、真南を向けない場合であってもなるべく表面２１が南向きの成分を含む方角を向くように設置することが好ましい。耐凍害試験装置１は例えば冬季の３ヶ月程度の期間設置して外装面材の耐凍害性を評価してもよく、又は耐凍害試験装置１を数年間設置して外装面材の耐凍害性を評価しても良い。
【００３２】
本実施形態においては、試験体２の表面２１の角度は水平に対して７０度であるが、これに限定されるものではない。試験体２の表面２１の角度は例えば水平に対して３０度以上９０度未満であればよい。耐凍害試験装置１を設置した場所における設置期間の平均南中高度の太陽光に対して試験体２の表面２１が垂直である場合に、昼間最も効率的に試験体２の表面２１を加熱することができ、凍結融解のサイクルを効率的に行うことができるが、試験体２の表面２１の角度が水平に近づきすぎると試験体２の表面２１に雪が積もって太陽光を遮ることとなり、融解が行われない問題が発生しやすいので、耐凍害試験装置１の設置場所の緯度及び降雪量を考慮して試験体２の角度は決定されることが好ましい。
【００３３】
また、耐凍害試験装置１の設置場所は少なくとも南側に太陽光を遮る構造物が設けられていない場所であることが好ましく、より好ましくは西側及び東側にも太陽光を遮る構造物が設けられていない場所がよい。
【００３４】
以上のように構成され設置される耐凍害試験装置１によると、降雪があったときには、図４及び図５に示すように、雪受け部８に雪Ｓが堆積する。雪受け部８の突出長さは５０ｍｍであるので試験体２に水Ｗを供給するために必要十分な量の雪Ｓを堆積することができる。また試験体２の表面２１は水平に対して７０度の角度であるので、降雪が試験体２の表面２１にほとんど積もることがない。また、試験体２の下端を載置した下端載置部７は試験体２からほとんど突出していないので下端載置部７にも雪が積もることがない。
【００３５】
そして、昼間には図５に示すように、太陽光が試験体２の表面２１及び押さえプレート６に入射して加熱する。これによって試験体２内部の水分が融解するとともに、試験体２及び押さえプレート６を伝わって雪受け部８に堆積している雪Ｓも加熱されて融解する。雪受け部８で融解した融雪水Ｗは、図４に示すように、雪受け部８の両側端８１の流出部から側方へ流れ出て、試験体２の表面２１に水Ｗが供給される。
【００３６】
試験体２の表面２１は防水塗装がなされているので、供給された水Ｗは試験体２の表面２１を伝って、図６に示すように、試験体２の下端に到達する。試験体２の下端は下端載置部７に載置されているので、試験体２の下端面２３と下端載置部７との間には水Ｗが浸入可能なごく僅かな隙間が形成されており、試験体２表面２１を伝った水Ｗは表面張力によって試験体２の下端面２３と下端載置部７との間に浸入し、試験体２の下端面２３から試験体２内部に水Ｗが浸透する。このように試験体２の下端が下端載置部７に載置される構成としたことで、試験体２の下端面２３と下端載置部７との間の隙間は水Ｗが浸入することはできるもののごく僅かな隙間となるので、この隙間に浸入した水Ｗが夜間凍結しても、昼間に短時間で融解することができる。そして、内部に浸入した水分は試験体２の温度が低下する夜間に凍結し、昼間に太陽光の入射によって試験体２が温められて融解する。
【００３７】
このように、本実施形態の耐凍害試験装置１によると、雪受け部８に積もる雪Ｓの量を必要十分な量にするとともに、試験体２の表面２１や下端載置部７に雪が積もらないようにすることで、多雪地域に設置する場合であっても試験体２内部の水分が凍結及び融解のサイクルを繰り返すことができる。また、より多くの凍結融解サイクルを繰り返すことで、短い期間で試験体２の凍害現象を再現することができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては流出部は雪受け部８の側端８１に設けられたが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、流出部は、雪受け部８を貫通する流出孔８２であっても良い。雪受け部８の基端側に複数の流出孔８２が一定間隔で配置されれば、雪受け部８で融解した融雪水Ｗはこれらの流出孔８２を通って試験体２の表面２１に供給されることになり、試験体２の幅方向に一様に融雪水Ｗを供給することができる。なお、この変形例においては押さえプレート６及び雪受け部８の試験体２の幅方向の長さは、その全体が試験体２の幅よりも長く形成されている。また、図７においては、流出孔８２は円形の貫通孔であるが、流出孔８２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、流出孔８２はスリット状の孔であっても良い。
【００３９】
耐凍害試験装置１は、上下方向に２段以上に設置されるものであっても良い。図８に示すように、耐凍害試験装置１は、支持フレーム３の縦材３１に上側フレーム４及び下側フレーム５が上下に２組架設されており、上側フレーム４及び下側フレーム５の組にそれぞれ試験体２が配置されている。そして、試験体２を挟んで上側フレーム４にそれぞれの押さえプレート６が固定されており、下側フレーム５からそれぞれ突出して下端載置部７が設けられている。
【００４０】
このように形成されていれば、上側の押さえプレート６に形成された雪受け部８と、下側の押さえプレート６に形成された雪受け部８とにそれぞれ雪Ｓが積もり、それぞれの雪受け部８から側端８１又は流出孔８２を介して融雪水Ｗがそれぞれの試験体２の表面２１に供給される。したがって、上下それぞれの試験体２の表面２１の融雪水Ｗを供給する位置や供給する水Ｗの量などの条件を同一にすることができる。
【００４１】
なお、図８においては、試験体２の表面２１の角度は水平に対して７０度とすることにより、上下の雪受け部８が真上から見て重ならないように配置されており、降雪が上下の雪受け部８に等しく積もることが好ましい。また、図８においては、耐凍害試験装置１は上下２段に設けられた例が示されているが、２段に限らず耐凍害試験装置１が３段以上設けられていてもよい。
【００４２】
本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る耐凍害試験装置１は例えば住宅の外装面材の耐凍害性を評価する試験装置として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１      耐凍害試験装置
２      試験体
４      上側フレーム
５      下側フレーム
６      押さえプレート
７      下端載置部
８      雪受け部
８１    側端（流出部）
８２    流出孔（流出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019128146.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019128146.tif 000007
【図６】
2019128146.tif 000008
【図７】
2019128146.tif 000009
【図８】
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