(57)【要約】【課題】  大量の水をため込んでおくことができ、また、相対湿度に応じて水分を放出することができる貯水機能を建物の外壁に持たせ、コスト安く建物の外壁を冷却することができる外壁材、これを用いた建物等を提供する。【解決手段】  外壁材１００は、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてパネル状に成形されている。この外壁材１００は、ビルや一般家屋等の建物Ａの外壁を形成するために用いられる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてパネル状に成形されていることを特徴とする、外壁材。
【請求項２】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有し、焼成用バインダ材とともに焼成してなる、請求項１に記載の外壁材。
【請求項３】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有し、セメント系バインダ材によって成形・固化してなる、請求項１に記載の外壁材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の外壁材が用いられ、この外壁材への水供給手段が設けられていることを特徴とする、建物。
【請求項５】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてパネル状またはブロック状に成形されていることを特徴とする、敷設材。
【請求項６】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有し、焼成用バインダ材とともに焼成してなる、請求項５に記載の敷設材。
【請求項７】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有し、セメント系バインダ材によって成形・固化してなる、請求項５に記載の敷設材。
【請求項８】
上面に植物を育成させてなる、請求項５ないし７のいずれかに記載の敷設材。
【請求項９】
稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてブロック状に成形されており、かつ、上記稚内層珪藻頁岩の空隙に所定の機能物質が保持されていることを特徴とする、機能固形物。
【請求項１０】
上記機能物質は、空気清浄化機能、防カビ機能、防虫機能、抗菌機能、除草機能を有する物質、肥料、香料から選ばれた物質である、請求項９に記載の機能固形物。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の機能固形物の製造方法であって、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてブロック状とした成形物を、所定の機能物質を溶解または分散させた液体中に浸漬し、上記成形物に上記液体を吸収させた上で上記成形物を乾燥させることを特徴とする、機能固形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、珪藻頁岩を含有する外壁材、屋上等への敷設材、およびこれらを用いた建物、並びに、珪藻頁岩を含有するとともに内部に機能物質を保持させた機能固形物に関する。より詳しくは、本願発明は、稚内層珪藻頁岩のもつ優れた貯水機能、吸放湿機能を利用し、建物の外壁ないしは屋上に設置して、建物の外面に水を貯めることができるとともに、この水が蒸発することによる建築物の自然冷却を可能とする技術を主たる技術分野とするものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境の温暖化を防止ないしは緩和するためには、その原因となるＣＯ2の削減が課題である。コンクリートなどの人工物で覆われた都市部では、夏季において、雨水がすぐに排水されてしまい、蒸発熱による冷却効果が期待できないばかりか、道路やビル外面での照り返しが強く、ただでさえ外気温が上昇しやすい上に、建物の外壁温度が上昇して冷房装置の稼働率が高まるために室外機が発する熱がますます外気温を上昇させるという、いわゆるヒートアイランド現象が問題となっている。その結果、電力エネルギ消費量が増大し、間接的にＣＯ2の排出量が増加する。
【０００３】
ヒートアイランド現象の緩和を目的とし、都市部の緑化策が推進されつつある。たとえばビル屋上に樹木や芝生等の緑化物を育成することにより、夏季におけるビル屋上の表面温度を３０℃程度に抑制することができ、冷房に要するエネルギを節減することができる。都市部全体がこのように緑化されれば、エネルギ節減量は膨大となり、ヒートアイランド現象の緩和や排出ＣＯ2の削減につながる。また、緑化物それ自体も、微量ではあるがＣＯ2を吸収してＯ2を排出する。
【０００４】
特許文献１には、水資源を浪費せずにビル屋上等の緑化物を育成できるように、クーリングタワーのブロー水排水、浴槽排水、プール排水をいったん地下水槽に貯め、これに一定の水質改善処理を施して屋上に汲み上げ、緑化物育成用に散水するという提案がなされている。
【０００５】
しかしながら、上記の提案は、屋上を備える建物に適用できるにすぎない。前述のように、ヒートアイランド現象の一因には、ビル外壁温度の上昇ないしはその照り返しに起因した外気温の上昇があるが、ビルの外表面の多くを占める外壁（側壁）をコスト安く冷却するための提案は、いまだなされていない。たとえば、水を流してビルの外壁（側壁）を濡らし、蒸発熱による冷却効果を期待することは、アイディアとしてはあり得ても、実現は困難である。なぜなら、常時水を流し続けるには水道コストがかかりすぎるし、ビル外壁全体をまんべんなく濡らすためには相当量の水を流すことになるが、その多くは一挙に地上まで流れ落ちて、ビル外壁の冷却に寄与せず、無駄になるからである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０４７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、上記のような事情のもとで考え出されたものである。本願発明の主たる目的は、大量の水をため込んでおくことができ、また、相対湿度に応じて水分を放出することができる貯水機能を建物の外壁に持たせ、コスト安く建物の外壁を冷却することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
稚内層珪藻頁岩は、図１および図２のグラフに示すように、その比表面積が他の珪藻土の約４倍であり、細孔容積についても他の珪藻土の約５倍であり、それぞれ他の珪藻土を圧倒する。それ故に、空気中の水蒸気の吸湿性能に著しく優れているのであるが、真比重が約２．４ｇ／ｃｍ3であるのに対し、嵩比重は約０．７ｇ／ｃｍ3であることから、空隙率は約７０％である。それのみならず、約２０〜６０Åの範囲の細孔分布が高レベルであることから、図３に示すグラフのように、相対湿度が７０％を超えると急激に水蒸気吸湿率が高まる。このことは、相対湿度の高い状態での保水性能が高く、逆に、相対湿度が低下すると、内部に保持している水分を放出する性能をも有していることを意味する。上記のような特性は、この稚内層珪藻頁岩が室内調湿材として優れることを示すが、本願の発明者は、この稚内層珪藻頁岩が、７０％の空隙の大部分を満たすまで水分を含むことができることを見出したのである。すなわち、稚内層珪藻頁岩は、必要なときに水分を放出することができ、しかも、大量の水を貯めることができるという、優れた貯水機能をもつことが見いだされ、本願発明は、このことに着眼してなされたものである。
【０００９】
なお、念のために付言すれば、他の珪藻土は、水に触れればある程度の量の水を吸い込むことができても、保水機能が劣るため、短時間でこの水が放出されてしまい、稚内層珪藻頁岩に見出されたような貯水機能をもつとはいえない。したがって、本願発明は、稚内珪藻頁岩を用いることが必須の要件である。
【００１０】
本願発明の第１の側面に係る外壁材は、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてパネル状に成形されていることを特徴としている。
【００１１】
パネル状に成形・固化する手法としては、粘土や土などの焼成用バインダ材と水とで上記の稚内層珪藻頁岩の粉・粒状物を混練し、成形の上、焼成するという、いわゆるオールドセラミック態様とするほか、上記の稚内層珪藻頁岩の粉・粒状物を石や砂とともにセメントと混ぜ合わせたものを型に流し込み、固化するという、コンクリートブロック態様とすることができる。
【００１２】
本願発明の第２の側面に係る建物は、上記本願発明の第１の側面に係る外壁材が用いられ、この外壁材への水供給手段が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
前述したように、稚内層珪藻頁岩は、優れた貯水機能をもち、しかも、必要なときに水分を放出することができる。このような稚内層珪藻頁岩のもつ優れた貯水機能故に、建物の垂直外壁用のパネルとして本願発明に係る外壁材を用いたとしても、水分を保持しておくことが可能となり、建物を大量の水分で覆うといった概念の実現が初めて可能となる。しかも、稚内層珪藻頁岩は、相対湿度に応じて適度に水分を放出するので、この水分の蒸発熱により、建物の外壁を冷却することができる。建物の外壁に単に水をかけるだけでは、この水はすぐに蒸発してしまい、持続的な冷却効果は期待できないが、本願発明に係る外壁材およびこれを用いた建物であれば、外壁材が貯水機能に優れていることから、建物の外壁全体として大量の水を保持することができる。したがって、持続的な冷却効果を期待することができる。その結果、夏季における建物の冷房に要するエネルギを著しく削減することが可能となる。また、稚内層珪藻頁岩は、微細孔をもつとともに空隙率が非常に大きい多孔性を有しているので、優れた断熱機能をも有している。このことによっても、建物の冷暖房に要するエネルギを削減することが期待できる。
【００１４】
本願発明の第３の側面に係る敷設材は、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてパネル状またはブロック状に成形されていることを特徴とする。
【００１５】
パネル状またはブロック状に成形・固化する手法は、本願発明の第１の側面について上述したのと同様、オールドセラミック態様、もしくはコンクリートブロック態様とすることができる。
【００１６】
好ましい実施の形態においては、上面に植物を育成させている。
【００１７】
この敷設材をビルの屋上に敷設し、適度な散水をすることにより、大量の水分を保持させておくことができる。そのため、頻繁に散水することなく、長時間継続した蒸発熱による冷却効果を期待することができる。この敷設材は多孔性を有しているので、上面に芝生等の植栽を施すことができる。このようにすれば屋上の緑化にも寄与することができるし、この敷設材のもつ優れた貯水機能により、散水頻度を少なくすることができる。
【００１８】
本願発明の第４の側面に係る機能固形物は、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてブロック状に成形されており、かつ、上記稚内層珪藻頁岩の空隙に所定の機能物質が保持されていることを特徴とする。
【００１９】
上記機能物質としては、たとえば、空気清浄化機能、防カビ機能、防虫機能、抗菌機能、除草機能を有する物質、肥料、香料から選ばれた物質である。
【００２０】
本願発明の第５の側面に係る機能固形物の製造方法は、上記第４の側面に係る機能固形物の製造方法であって、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含有するとともに、全体としてブロック状とした成形物を、所定の機能物質を溶解または分散させた液体中に浸漬し、上記成形物に上記液体を吸収させた上で上記成形物を乾燥させることを特徴としている。
【００２１】
前述したように、稚内層珪藻頁岩は、７０％にも及ぶ空隙を有し、しかもこの空隙の大部分を満たすまで水を含むことができる。したがって、上記方法によって十分な量の機能物質を空隙内に保持させることができるのであり、こうして得られた本願発明に係る機能固形物は、所定の機能の発揮を長期間継続させることができる。
【００２２】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図４は、本願発明の第１の側面に係る外壁材１００の一例の外観を示している。この外壁材１００は、正面視矩形状で、一定厚みをもつパネル状を呈しているが、正面視形状は矩形状に限られないし、厚み等の各部の寸法は適宜定めることができる。この外壁材１００は、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含んで上記したパネル状に成形して固化したものである。
【００２５】
成形・固化する手法の第一は、稚内層珪藻頁岩の粉・粒状物を土、あるいは粘土とともに水を加えて練り合わせ、パネル状に成形して焼成する。これは、瓦やレンガの製造と類似した手法であるが、焼成後の土、あるいは粘土部分が多孔性を有するように材料、およびその比率等を調整する。
【００２６】
成形・固化する手法の第二は、稚内層珪藻頁岩の粉・粒状物を小石や砂とともに水、セメント等のバインダ材と混ぜ合わせたものを型に流し込み、固化する。これはコンクリートブロックの製造と類似した手法であるが、固化後において多孔性を有するように材料、および比率を調整する。
【００２７】
上記の場合において、稚内層珪藻頁岩はそれ自体７０％に及ぶ空隙率とこれを満たしうる貯水性能を持っており、この貯水性能を最大限に活かすためには、固化後の必要な強度を保持できる限りにおいて、稚内層珪藻頁岩の含有比率を、たとえば５０〜７５体積％、より好ましくは６０〜７０体積％といった、できるだけ高めにすることが肝要である。また、固化後の強度を高めるために、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維質強化材料を混入することも差し支えないし、バインダ材としては、上記の土や粘土、あるいはセメント系バインダ材に代え、あるいは併用して、樹脂性接着剤等の接着性物質を用いることもできる。要は、固化するための手法は問われないのであり、固化後において水、空気、蒸気を透過しうる多孔性を有しておればよい。
【００２８】
上記外壁材１００は、図５に略示するように、ビル、あるいは一般家屋等の建物Ａの垂直外壁あるいは傾斜外壁として用いる。建物Ａの外壁全体に用いてもよいが、北側を除く外壁に用いるなど、外壁の一部として用いてもよい。外壁としての固定方法は問われないが、実用においては、この外壁材１００自体の裏面側に直接、あるいは間接に防水処理を施しておく必要がある。また、表面側に色彩塗装や酸化チタンなどの汚れ防止コーティングを施すことも差し支えないが、この塗装ないしコーティングには、通気性、通水性を与えておくことが好ましい。
【００２９】
本願発明の第２の側面に係る建物Ａは、外壁の一部または全部に上記外壁材１００が用いられ、図５および図６に示されているように、上記外壁材１００に対して適宜水を供給するための水供給手段３００が設けられる。この実施形態では、ビルの屋上に雨水、あるいはクーリングタワーのブロー水排水等を一時的に溜め込む貯水槽３３０を設けておき、この貯水槽３３０からビルの外壁に引き回した配管３１５から、水を上記外壁材１００に供給できるように構成している。配管３１５は、適宜高さごとに水平に延びる枝管３２０を備え、この枝管３２０を横方向に並ぶ外壁材１００の列の上縁に沿うようにしてこの外壁材１００の裏面側に配置し、枝管３２０に設けたノズル孔３２１から各外壁材１００に水を供給できるようにする。配管にはバルブ装置３１０が介装されており、このバルブ装置３１０は図示しない制御装置の指令によって開閉する。配管に導入するべき水は、必要水量と、上記貯水槽３３０の貯水量とに応じて、適宜不足分を水道水で補充するようにしてもよい。水源としては、前述の特許文献１に提案されているように、浴槽排水、プール排水をいったん地下水槽に貯め、これに一定の水質改善処理を施して屋上に汲み上げ、これを貯水槽３３０に貯めたものを用いるようにしてももちろんよい。また、外壁材１００への水供給の具体的方法は問われない。
【００３０】
前述したように、稚内層珪藻頁岩は、７０％にも及ぶ空隙の大部分を満たすまで水を含むことができ、しかも相対湿度に応じて必要なときに水分を放出することができるという、優れた貯水機能をもっている。上記配管のバルブ装置３１０を開状態とすると、枝管３２０のノズル孔３２１から放出された水は、内部に包含する稚内層珪藻頁岩の空隙を満たすまで外壁材１００に浸透してゆく。外壁材１００の厚みをたとえば５０ｍｍ とし、稚内層珪藻頁岩の含有率を７０％とすると、実に、１．５〜２．０ｔ／１００ｍ2の水を建物Ａの外壁に貯水することができる。
【００３１】
一方、夏季の晴天時等、外気温が上昇することと相まって相対湿度が低下すると、外壁材１００中の稚内層珪藻頁岩が、貯水していた水分を放出する。このとき、ビル外壁から蒸発熱が奪われるため、ビル外壁温度が低下するか、または外壁温度の上昇が抑制される。前述のように外壁材１００には大量の水分が蓄えられているので、このビル外壁冷却ないしはビル外壁温上昇抑制効果は長時間持続する。これにより、夏季におけるビル内冷房に要するエネルギを大幅に節約することが可能となる。また、この外壁材１００に含まれている稚内層珪藻頁岩は上記したように大きな空隙率を持った多孔質であるので、断熱性能にもすぐれている。したがって、積極的な貯水状態としない冬季においても、暖房エネルギの節減に寄与することができる。
【００３２】
図７は、本願発明の第３の側面に係る敷設材２００の一例を示す。この敷設材２００は、ビル等の建物Ａの屋上や街路、公園等に敷設して用いるものであり、稚内層珪藻頁岩を粉砕して粒状または粉状としたものを含んで全体としてパネル状またはブロック状に成形して固化したものである。成形、固化の手法は上記した本願発明の第１の側面に係る外壁材１００について説明したのと同様の手法を採用することができる。
【００３３】
この敷設材２００は、たとえばビルの屋上に敷設することができる（図５参照）。そうして、適当な散水装置、あるいは給水装置によってこの敷設材２００を濡らすことにより、この敷設材２００に大量の水を溜め込むことができる。これにより、ビルの屋上の表面を大量の水で覆うことができる。相対湿度の低下により、この敷設材２００は貯水していた水分を放出する。このときビル屋上から蒸発熱が奪われるため、ビル屋上の表面温度が低下するか、または表面温度の上昇が抑制される。本願発明の第１の側面に係る外壁材１００と共用してこの敷設材２００をビル屋上に敷設することにより、ビル全体の表面温度の上昇を抑制することができ、冷房に要するエネルギ節減効果を甚大なものとすることができる。
【００３４】
この敷設材２００はまた、多孔性を有しているので、図８に示すように、上面に直接、もしくは所定厚みの土２１０を載せたうえで、芝生等の植栽２２０を施すことができる。敷設材２００がいったん貯水されると、この貯水量は大量であるので、その後頻繁に散水をしなくとも、植栽を枯らすことなく、育成することができる。このようにすればビル屋上の緑化にも寄与することができる。緑化物は冬季における放射冷却を抑制するので、このことも冬季における暖房エネルギの節減に寄与する。
【００３５】
本願発明に係る上述した外壁材１００および敷設材２００は、粉・粒状体とした稚内層珪藻頁岩を含有し、所定の固化用バインダによって所定の形状に成形、固化し、全体として多孔性を有している点が共通する。前述したように、このような外壁材１００および敷設材２００は、これが含有する稚内層珪藻頁岩の７０％にもおよぶ空隙を満たす量の水分を吸収保持することができるが、かかる特性を利用し、かかる外壁材１００、敷設材２００ないしは同等の内部構造を有する固形物の内部に、比較的多くの量の機能物質を定着保持させることができる。すなわち、所定の機能物質を溶解または分散させた液体中に上記のように稚内層珪藻頁岩の粉・粒状体を含有する固形物を浸漬させて上記液体をこの固形物の空隙に浸透させた後、乾燥させることにより、多くの機能物質を内部に保持させることができる。機能物質としては、空気清浄化機能、防カビ機能、防虫機能、抗菌機能、除草機能をもつ物質、肥料、香料などが挙げられる。好ましくは、これらの機能物質のうち、水溶性のものを選び、これらの水溶液中に上記の固形物を浸漬してその内部の空隙に水溶液を浸透させ、その後、乾燥させることにより、上記機能物質を固形物の内部に定着させる。これらの機能物質は、固形物の内部深くにわたり、ある程度の量が浸透、定着するので、これらの機能物質によって固形物に与えられる機能が長期間持続する利点がある。
【００３６】
たとえば、上記した外壁材１００に、防カビ機能や防虫機能を与えておくと、建物Ａがカビやシロアリ等から守られ、その効果が長期間持続するので好都合である。また、上記した敷設材２００の内部に除草機能物質や肥料を保持させておくことにより、上記したようにその上面に芝生などの植栽２２０を施す場合に好都合となる。
【００３７】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものはなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に包摂される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】稚内層珪藻頁岩の比表面積と多の珪藻土との比較を表すグラフである。
【図２】稚内層珪藻頁岩の細孔容積と他の珪藻土との比較を表すグラフである。
【図３】稚内層珪藻頁岩の細孔分布特性を表すグラフである。
【図４】本願発明に係る外壁材の一例を示す斜視図である。
【図５】本願発明に係る建物の一例を示す斜視図である。
【図６】本願発明に係る建物において、外壁材に水供給をするための構成を示す説明図であり、図５のVI-VI線断面図に相当する図である。
【図７】本願発明に係る敷設材の一例を示す斜視図である。
【図８】本願発明に係る敷設材の他の例を示す略示断面図である。
【００３９】
Ａ        建物
１００    外壁材
２００    敷設材
２１０    土
２２０    植栽
３００    水供給手段
３１０    バルブ
３２０    枝管
３２１    ノズル孔
【図１】
2007077660.tif 000003
【図２】
2007077660.tif 000004
【図３】
2007077660.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2007077660.tif 000008
【図７】
2007077660.tif 000009
【図８】
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