JP2007063869A - 防火装置及び換気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 火災の被害が拡大しにくい防火装置を提供する。
【解決手段】 屋内と屋外との間で空気を流通させるための換気経路５に配設される防火装置に関する。火災時の熱で上方に向って拡張する熱変形部材５５と、熱変形部材５５の上方への拡張に伴って上動することにより換気経路５の上面に当接するシャッター部材６とを備える。熱変形部材５５の一部が熱により拡張しなくても、熱変形部材５５の拡張した部分でシャッター部材６全体を上動させて換気経路の上面に当接させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、火災時に建物の換気経路を遮断するための防火装置及びそれを設けた換気構造に関するものである。

従来から、屋根に換気経路を設け、換気経路を通じて屋内と屋外との間で空気を流通させることにより、屋内の換気が行われているが、一旦、屋内で火災が発生した場合は、換気経路が煙突のような働きをするために鎮火しにくくなる恐れがあった。また、屋外で火災が発生した場合は、換気経路を通じて火の粉や熱気が屋内に侵入するために延焼しやすいという問題があった。そこで、火災時には換気経路を閉塞して遮断することにより、換気経路が煙突のような作用をしたり換気経路を通じて火の粉や熱気が屋内に侵入したりするのを防止し、火災の被害が拡大しないようにすることが考えられている。例えば、特許文献１に記載された発明は、熱で膨張する熱発泡性耐火シートを換気経路に設け、火災が発生した際に熱発泡性耐火シートを膨張させて換気経路を完全に閉塞するものである。
特開２００４−２１８２１６号公報

しかし、上記特許文献１に記載された発明では、熱発泡性耐火シートの膨らむ温度にバラツキがあるために均一に膨張しないことがあり、換気経路を完全に閉塞できずに隙間が生じることがあり、この結果、換気経路が煙突のような作用をしたり換気経路を通じて火の粉や熱気が屋内に侵入したりして、火災の被害が拡大しやすいという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、火災の被害が拡大しにくい防火装置及び換気構造を提供することを目的とするものである。

本発明の防火装置は、屋内と屋外との間で空気を流通させるための換気経路５に配設される防火装置であって、火災時の熱で上方に向って拡張する熱変形部材５５と、熱変形部材５５の上方への拡張に伴って上動することにより換気経路５の上面に当接するシャッター部材６とを備えて成ることを特徴とするものである。

本発明にあっては、熱変形部材５５をシャッター部材６よりも屋外側に設けるのが好ましい。

また、本発明にあっては、シャッター部材６を換気経路５に吹き込む所定以上の強風により上動可能に形成するのが好ましい。

本発明の換気構造は、上記いずれかに記載の防火装置を屋根１の棟部分で開口する換気経路５に設けて成ることを特徴とするものである。

また、本発明の換気構造は、上記いずれかに記載の防火装置を屋根１の軒天井６０で開口する換気経路５に設けて成ることを特徴とするものである。

本発明では、火災時の熱により上方に向って拡張した熱変形部材５５によりシャッター部材６を上動させて換気経路５の上面に当接させるので、熱変形部材５５の一部が熱により拡張しなくても、熱変形部材５５の拡張した部分でシャッター部材６全体を上動させて換気経路の上面に当接させることができ、換気経路５をシャッター部材６全体で確実に閉塞して遮断することができて火災の被害が拡大しにくくなるものである。

また、熱変形部材５５をシャッター部材６よりも屋外側に設けることによって、熱変形部材５５をシャッター部材６よりも屋内側に設ける場合に比べて、屋外で発生した火災に対して熱変形部材５５が拡張の動作を起しやすくなり、換気経路５を通じて火の粉や熱気が屋内に侵入しにくくなって火災の被害がさらに拡大しにくくなるものである。

また、シャッター部材６を換気経路５に吹き込む所定以上の強風により上動可能に形成することにより、シャッター部材６が換気経路５からの雨水の浸入を防止するためのダンパーとして動作させることができ、防火のためのシャッター部材６を火災時以外に有効利用することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１には本発明の換気構造の一例を示している。この換気構造は、屋根１の棟部分で開口する換気経路５に本発明の防火装置を設けて形成されるものである。また、本発明の防火装置はシャッター部材６と熱変形部材５５とを備えて形成されている。このシャッター部材６は不燃材料で形成されており、例えば、アルミニウムの押出成形品、カラー鋼板やステンレス鋼板の板金加工品、セラミックや窯業系材料の押出成形品を用いることができる。また、シャッター部材６は取付部８と風受け片７と押圧片５６とを有して形成されるものである。取付部８は下面が開口する断面略Ｕ字状に形成されており、風受け片７及び押圧片５６は平板状に形成されている。また、風受け片７は取付部８の上部から側方に向けて略垂直に突出するようにして取付部８に一体的に形成されている。また、押圧片５６は取付部８の下端から風受け片７と反対側に突出するようにして取付部８に一体的に形成されている。そして、このシャッター部材６は火災時以外では換気経路５に吹き込む所定以上の強風（１５ｍ／ｓ以上の強風）により上動可能に形成したものであって、換気経路５からの雨水の浸入を防止するためのダンパーとして動作させるものである。尚、シャッター部材６は後述のシャッター保持片９あるいは排気口３の長手方向（棟部分の長手方向と平行な方向）の寸法と略同じ長さに形成することができるが、シャッター部材６は排気口３に対応する位置に設ければよいので、複数の排気口３が不連続に形成されている場合は、排気口３と同等の長さの複数個のシャッター部材６を用いることができる。また、シャッター部材６はヒンジ機構や軸支構造を具備しておらず、一定の断面形状を有するものである。

熱変形部材５５は火災時の熱で上方に向って拡張（寸法が伸張したり体積が膨張したり）するものである。このような熱変形部材５５としては、加熱により発泡して拡張し、且つ拡張した後は燃焼しない不燃性を有する熱発泡材料で形成したものを例示することができ、具体的には熱発泡材料としては温度約１８０℃に加熱されることにより拡張し、且つ不燃性を有するグラファイト系熱発泡材を用いることができる。

そして、本発明の換気構造は、屋根１の棟部分に換気棟部材４やシャッター部材６などを設けて形成することができる。図２に示すように、換気棟部材４は、塗装鋼板や亜鉛めっき鋼板などの金属板を折曲げ加工などして長尺に形成されるものであって、山形状（断面く字状）に連続する一対の傾斜部１５と、各傾斜部１５の側端部（互いに連続していない方の端部）の全長に亘って下方に向けて突設された起立部１６と、各起立部１６の下端の全長に亘って連設された差込み部１７とを備えて形成されている。換気棟部材４には両方の傾斜部１５の下面に跨るようにして断熱材１８が設けられている。この断熱材１８としてはポリエチレンフォームなどの樹脂発泡体を用いることができる。また、起立部１６は各傾斜部１５に対して略垂直で突設されており、起立部１６を厚み方向で貫通するようにして排気口３が形成されている。排気口３は起立部１６の略全長に亘って連続する一の開口であってもよいし、不連続の複数の排気口３を起立部１６の長手方向に並べて形成しても良い。差込み部１７は折り返し屈曲されて断面略Ｕ字状に形成されている。

上記換気棟部材４及びシャッター部材６は固定部材１０により屋根１の棟部分に取り付けて固定することができる。固定部材１０は換気棟部材４と同様の金属板（板金）を折曲げ加工などして長尺に形成されるものであって、平板状の下固定片２１と、下固定片２１の一方の端部（棟側端部）に固定片２１に対して略垂直上方に突設された立設片２２と、立設片２２の上端に立設片２２に対して略垂直で軒側に突設された上固定片２３と、下固定片２１の他方の端部（軒側端部）に折り返し屈曲により形成された挟持片２４と、挟持片２４の棟側端部に挟持片２４に対して略垂直に突設されたシャッター保持片９とを備えて形成されている。シャッター保持片９は排気口３からの雨水の流入を防止するための邪魔板としても作用するものである。また、立設片２２には通気孔２５が形成されている。通気孔２５は立設片２２の略全長に亘って連続する一の開口であってもよいし、不連続の複数の通気孔２５を立設片２２の長手方向に並べて形成しても良い。また、上固定片２３にはパーテーション部１１が設けられている。パーテーション部１１は上固定片２３に対して略垂直下方に突設されるものであり、上記通気孔２５とシャッター保持片９との間で通気孔２５に対向するように形成されている。パーテーション部１１は固定部材１０の長手方向（棟部分の長手方向と平行な方向）の寸法と略同じ長さに形成することができるが、パーテーション部１１は通気孔２５に対応する位置に設ければよいので、複数の通気孔２５が不連続に形成されている場合は、通気孔２５と同等の長さの複数個のパーテーション部１１を形成するようにしてもよい。また、パーテーション部１１の下端と下固定片２１との間には通気可能な間隙２６が形成されている。さらに、固定部材１０の長手方向の両端には側壁２７が設けられている。側壁２７は固定部材１０の長手方向の両端を閉塞するためのものであり、固定部材１０を換気棟部材４と結合した際に側壁２７の先端（軒側端部）は起立部１６に達するものである。また、側壁２７のシャッター保持片９の直ぐ棟側には水抜き孔５４が形成されており、シャッター部材６よりも棟側の換気経路５にまで水が進入しても水抜き孔５４から排水することができるものである。また、下固定片２１の下面には弾性体２８が設けられている。

また、本発明では補強金具（図示せず）を用いることができる。補強金具は平板状の金具固定片と金具固定片の一方の端部（軒側端部）に上方に向かって略直角に屈曲形成した補強片と、補強片の上端から軒側に向かって略直角に突設される上当接片と、上当接片の軒側端部から下方に向かって略直角に突設される前当接片とから構成されている。

そして、本発明の換気棟を形成するにあたっては、次のようにして行なう。まず、図２に示すように、固定部材１０のシャッター保持片９にシャッター部材６の取付部８を差し込むことによって、固定部材１０にシャッター部材６を取り付ける。このようにシャッター部材６を固定部材１０に取り付けた後、固定部材１０に補強金具を取り付ける。補強金具の取り付けは、金具固定片をシャッター部材６の取付部８と固定部材１０の立設片２２との間において下固定片２１の上面に配置し、下固定片２１と金具固定片とをリベット等の固定具４６で固定するようにする。

次に、シャッター部材６と補強金具を取り付けた状態の固定部材１０の挟持片２４と下固定片２１とを換気棟部材４の差込み部１７の内側空間に差し込む。ここで、挟持片２４と下固定片２１は補強金具の前当接片が起立部１６の棟側面に当接するまで差し込まれるものであり、これにより、シャッター部材６の風受け片７の先端（軒側端部）は起立部１６と間隔を介して配置される。また、固定部材１０の上固定片２３と補強金具の上当接片とを傾斜部１５の下面に当接し、上固定片２３と傾斜部１５とをリベット等の固定具４６で固定する。さらに、シャッター保持片９に取り付けたシャッター部材６の押圧片５６と固定部材１０の下固定片２１との間に熱変形部材５５を配置する。ここで、熱変形部材５５は、押圧片５６の下面に固着して下固定片２１と固着しない場合と、押圧片５６に固着しないで下固定片２１の上面と固着する場合と、押圧片５６の下面及び下固定片２１の上面とのいずれにも固着しない場合の三つの配置の方法がある。また、熱変形部材５５をシャッター部材６の長手方向（図面の紙面と直交する方向）に連続して設けても良いし、複数個の熱変形部材５５をシャッター部材６の長手方向に並べて設けるようにしても良い。

このようにして両方の傾斜部１５の両端部（両方の軒側端部）に固定部材１０、シャッター部材６、熱変形部材５５、補強金具を取り付けた後の換気棟部材４を屋根１の棟部分に配置する。屋根１は、棟木５０と、棟木５０の上に棟側端部が載置された複数本の母屋５１と、母屋５１の上に設けられる野地板５２と、野地板５２の上に葺かれた屋根材５３とを備えて構成されており、母屋５１、野地板５２、屋根材５３は棟木５０から軒側に向かって下り傾斜するように配置されている。また、棟木５０を挟んで両側に位置する母屋５１、５１の間と野地板５２、５２の間と屋根材５３、５３の間には間隙が設けられており、この間隙が屋根１の棟部分の略全長に亘って開口する屋根開口部２として形成されている。そして、固定部材１０、シャッター部材６、熱変形部材５５、補強金具を取り付けた換気棟部材４はその頂部（一対の傾斜部１５の境界部分）が屋根開口部２の真上に位置するようにして配置される。従って、換気棟部材４は屋根開口部２の上方を覆うようにして棟木５０の両側の屋根材５３、５３に跨るように配置され、換気棟部材４に設けた固定部材１０を屋根材５３に固定することによって、換気棟部材４を屋根１の棟部分の全長に亘って取り付けることができる。この時、弾性体２８は下固定片２１と屋根材５３との間に圧縮された状態で介在される。そして、換気棟部材４の下側の空間、すなわち、傾斜部１５と屋根材５３の間の空間が換気経路５として形成される。この換気経路５の途中にはパーテーション部１１や立設片２２が設けられているが、通気孔２５及び間隙２６が形成されているために、屋根開口部２と排気口３は換気経路５を通じて通気可能に形成されており、これにより、屋内と屋外との間で空気を流通させて換気することができるものである。

次に、本発明の防火装置及び換気構造の動作について説明するが、図１（ａ）（ｂ）の向って右側部分におけるシャッター部材６の動作及び図３を中心に説明する。シャッター部材６は火災発生時に防火ダンパーとして作用するものである。すなわち、屋内で火災が発生した場合は、熱気が屋根開口部２を通じて換気経路５に流入するが、この熱気で熱変形部材５５が加熱されて、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態のように、押圧片５６の下側（押圧片５６と下固定片２１との間）で上方に向かって膨張あるいは伸張するように熱変形を起すものであり、この熱変形に伴ってシャッター部材６が押し上げられて、上方にスライド移動したシャッター部材６の上面が換気経路５の上面を構成する傾斜部１５の下面に当接することによって、換気経路５が閉塞されて遮断されるものである。従って、換気経路５が煙突のように作用するのを防止することができ、鎮火しやすくなるものである。また、屋外で火災が発生した場合は、熱気が排気口３を通じて換気経路５に流入するが、この熱気で熱変形部材５５が加熱されて、押圧片５６と下固定片２１との間で上方に向かって膨張あるいは伸張するように熱変形を起すものであり、この熱変形に伴ってシャッター部材６が押し上げられて、上方にスライド移動したシャッター部材６の上面が換気経路５の上面を構成する傾斜部１５の下面に当接することによって、換気経路５が閉塞されて遮断されるものである。従って、火の粉や熱気が換気経路５を通じて屋内に侵入させないようにすることができ、延焼を防止することができるものである。

また、上記の換気構造では、暴風雨などの所定以上の強風の時にシャッター部材６で換気経路５を閉塞することができる。すなわち、図３（ａ）に示すように、強風時以外では、シャッター部材６は自重により最も下側に位置してシャッター保持片９で支持されており、風受け片７は屋根面（屋根材５３の上面）に対して略平行に、すなわち、屋根１の傾斜と略平行な状態に保持されて配置されているが、強風時には排気口３から換気経路５に吹き込む強風（図４（ａ）（ｂ）に矢印で示す）の風圧により、風受け片７が下側から押圧されることになり、この押圧によりシャッター部材６の全体がシャッター保持片９に沿って上方にスライド移動する。このとき、熱変形部材５５が押圧片５６と固着されている場合は、図４（ａ）に示すように、シャッター部材６と共に熱変形部材５５も上動するが、熱変形部材５５が押圧片５６と固着されていない場合は、図４（ｂ）に示すように、シャッター部材６のみが上動する。

そして、上方にスライド移動したシャッター部材６の風受け片７の上面が傾斜部１５の下面に当接することによって、換気経路５が閉塞されるものである。従って、強風と共に排気口３から換気経路５に雨水が進入してもシャッター部材６よりも屋根開口部２側に達するのを防止して屋内への進入を防止することができ、シャッター部材６の逆流防止弁のような作用により排気口３の近傍で雨水の進入を止めて排気口３から排出することができるものである。

一方、強風がおさまって所定未満（１５ｍ／ｓ未満）になると、シャッター部材６の全体が自重によりシャッター保持片９に沿って下方にスライド移動するものであり、これにより、図３（ａ）の状態、すなわち、シャッター部材６がシャッター保持片９で支持されて、風受け片７が屋根面（屋根材５３の上面）に対して略平行で屋根１の傾斜と略平行な状態に保持された状態に戻って、換気経路５が開放されて連通状態となり、換気することができるものである。

さらに、シャッター部材６の風受け片７の高さ寸法（挟持片２４から風受け片７の下面までの寸法）Ｈ１が排気口３の高さ寸法（挟持片２４から排気口３の上縁部までの寸法）Ｈ２よりも大きくなるように（Ｈ１≧Ｈ２）形成されており、これにより、排気口３から吹き込む強風が風受け片７の下面に当たりやすくなって、シャッター部材６を確実に上方へスライド移動させることができるものである。さらに、シャッター部材６が樹脂材料で形成されている場合であっても、シャッター部材６は換気棟部材４で覆われているために、紫外線が直接当たらないようにすることができ、シャッター部材６の紫外線による劣化を少なくすることができるものである。また、換気経路５の途中に設けたパーテーション部１１により換気経路５が蛇行して長くなるものであり、ある程度の防水性能は確保することができるものである。

図５に本発明の他の実施の形態を示す。この防火装置及び換気構造は、熱変形部材５５として、ハンダなどの低融点合金と、これよりも融点の高いスプリングとを組み合わせて熱変形部材５５を形成した以外は、上記実施の形態と同様に形成されている。すなわち、スプリングを圧縮した状態で低融点合金で固めて熱変形部材５５を形成することができ、このものでは加熱により低融点合金が溶融すると、低融点合金によりスプリングの圧縮状態を維持できなくなってスプリングが復元力により伸張するものである。そして、図５に示す実施の形態は、上記図３に示す実施の形態における発泡材料の熱変形部材５５の代わりに、このスプリングと低融点合金とからなる熱変形部材５５を用いるようにしたものであり、同様の動作及び作用効果を奏するものである。尚、図５ではスプリングとしてコイルバネを用いているが、これに限らず、板バネであってもよく、また、低融点合金の代わりに低融点樹脂を用いても良い。また、この実施の形態の場合、熱変形部材５５をシャッター部材６の長手方向（図面の紙面と直交する方向）に複数個設けるのが好ましい。

図６に本発明の他の実施の形態を示す。この防火装置は風受け片７を備えていないシャッター部材６を用いた以外は上記実施の形態と同様である。また、この換気構造では換気経路５内において熱変形部材５５をシャッター部材６よりも屋外側に設けるようにしている。その他の構造は上記実施の形態とほぼ同様である。尚、６２は捨て水切り部材であって、固定部材１０と同様の金属板を屈曲成形して形成されるものであり、差し込み片６６と水切り片６７とで構成されている。

そして、本発明の換気棟を形成するにあたっては、次のようにして行なう。まず、固定部材１０のシャッター保持片９にシャッター部材６の取付部８を差し込むことによって、固定部材１０にシャッター部材６を取り付けると共に固定部材１０とシャッター部材６の押圧片５６との間に上記と同様にして熱変形部材５５を配置する。この後、上記と同様にして固定部材１０に補強金具を取り付ける。次に、シャッター部材６と熱変形部材５５と補強金具を取り付けた状態の固定部材１０を上記と同様にして換気棟部材４に取り付ける。このようにして両方の傾斜部１５の両端部（両方の軒側端部）に固定部材１０、シャッター部材６、熱変形部材５５、補強金具を取り付けた後の換気棟部材４を上記と同様にして屋根１の棟部分に配置する。すわなち、上記換気棟部材４はその頂部（一対の傾斜部１５の境界部分）が屋根開口部２の真上に位置するようにして配置され、屋根開口部２の上方を覆うようにして棟木５０の両側の屋根材５３、５３に跨るように配置される。また、換気棟部材４に設けた固定部材１０を屋根材５３及び野地板５２にビス７０で固定することによって、換気棟部材４を屋根１の棟部分の全長に亘って取り付けることができる。

このようにして換気棟部材４の下側の空間、すなわち、傾斜部１５と屋根材５３の間の空間が換気経路５として形成される。この換気経路５の途中にはパーテーション部１１や立設片２２が設けられ、通気孔２５及び間隙２６が形成されているために、屋根開口部２と排気口３は換気経路５を通じて通気可能に形成される。尚、捨て水切り６２は、その差し込み片６６を野地板５２と屋根材５３の間に差し込むことによって取り付けられるものであり、屋根材５３の棟側端部よりも棟側において水切り片６７が立設された状態で配置される。また、野地板５２と屋根材５３の間には防水シート７１が配置されている。

そして、この実施の形態では、熱変形部材５５をシャッター部材６よりも屋内側に設けた図１の実施の形態に比べて、屋外で発生した火災に対して熱変形部材５５が拡張の動作を起しやすくなる。すなわち、図７（ａ）に示す状態において、熱変形部材５５はシャッター部材６よりも屋外側で排気口３側の近傍に配置されているので、排気口３から侵入する火の粉や熱気が熱変形部材５５に達しやすくて図７（ｂ）に示すような状態へと作動させやすくなる。よって、換気経路５を通じて火の粉や熱気が屋内に侵入しにくくなって火災の被害がさらに拡大しにくくなるものである。

図８に本発明の他の実施の形態を示す。この防火装置では図６、７と同様に風受け片７を備えていないシャッター部材６を用いている。また、この換気構造では換気経路５の屋内側の開口は上記と同様に屋根開口部２で形成されるが、換気経路５の屋外側の開口は軒天井６０に設けた複数のスリット孔６１で形成されている。また、軒天井６０には換気経路５内に突出するシャッター保持片９が上方に向けて突出されていると共に、壁６２の上端からは当接片６３が略水平に突出しており、シャッター保持片９の上端と間隔を介して対向配置されている。そして、シャッター保持片９に取付部８を挿入することによりシャッター部材６が換気経路５内に上下移動自在に配置されている。

この実施の形態では、火災発生時以外はシャッター部材６が自重により下動した状態で維持されてシャッター部材６の上端と当接片６３の下面との間の隙間が形成されている。従って、図８（ａ）に示すように、換気経路５を通じて屋内と屋外との間で空気を流通させて換気できるものである。一方、火災発生時では図８（ｂ）に示すように、熱変形部材５５が押圧片５６の下側（押圧片５６と軒天井６０との間）で上方に向かって膨張あるいは伸張するように熱変形を起すものであり、この熱変形に伴ってシャッター部材６が押し上げられて、上方にスライド移動したシャッター部材６の上面が換気経路５の上面を構成する当接片６３の下面に当接することによって、換気経路５が閉塞されて遮断されるものである。尚、この換気構造においても熱変形部材５５がシャッター部材６よりも屋外側（スリット孔６１側）にあっても良い。

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。 同上の分解した断面図である。 同上のシャッター部材の動作を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。 同上のシャッター部材の動作を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。 同上の他のシャッター部材の動作を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。 同上の他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。 同上の他のシャッター部材の動作を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。 同上の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は概略の断面図である。

符号の説明

１ 屋根
５ 換気経路
６ シャッター部材
５５ 熱変形部材
６０ 軒天井

Claims (5)

1. 屋内と屋外との間で空気を流通させるための換気経路に配設される防火装置であって、火災時の熱で上方に向って拡張する熱変形部材と、熱変形部材の上方への拡張に伴って上動することにより換気経路の上面に当接するシャッター部材とを備えて成ることを特徴とする防火装置。
2. 熱変形部材をシャッター部材よりも屋外側に設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の防火装置。
3. シャッター部材を換気経路に吹き込む所定以上の強風により上動自在に形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の防火装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の防火装置を屋根の棟部分で開口する換気経路に設けて成ることを特徴とする換気構造。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の防火装置を屋根の軒天井で開口する換気経路に設けて成ることを特徴とする換気構造。

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