JP2020112026A - シャッター建具 - Google Patents

Abstract

【課題】火災時にシャッター建具のガイドレールが火炎にさらされた場合に、ガイドレールの溶融を抑制してガイドレールが崩落することを防止する。【解決手段】アルミ形材からなる枠材を組んでなり内周に案内溝９５１を有するガイドレール９５と、ガイドレール９５の案内溝９５１に案内されて開閉するシャッターカーテンを備え、ガイドレール９５の案内溝９５１内には、ガイドレール９５の略全長に亘ってアルミ製の補強部材７５が固定されている。【選択図】図１０

Description

本発明は、建物開口部に設けられ、アルミ材の押出形材により形成される建具に関する。

従来、アルミ製の枠材を四周に組んでなる窓枠に対して、アルミ製の框材を四周に組んでなる障子を開閉自在に配置してなる建具は周知であり、さらに、框材に鋼製の補強芯材を設けて固定してなる建具が知られている（特許文献１）。

特開２０１４−１０９０９１号

建具の分野においては、以前より、耐食性に優れ、軽量で施工性にも優れたアルミニウム合金による建具が開発され、現在では主流となっているが、アルミニウムは強度面においては鉄に及ぶものではなく、大型の窓等の長尺の枠材や框材等においてはアルミニウムよりも強度の高い鋼製の補強部材により補強することが行われていた。
また、近年、建具においても高い防火性能が求められるようになり、融点が鉄よりも低いアルミニウム合金よりなる建具に対しては、防火上有害な変形が生じないように鋼製の補強部材を設けることなどが求められ（例えば、社団法人カーテンウォール・防火開口部協会が２００２年に発行した「アルミニウム合金製防火戸標準仕様書の解説」等）、また、先行技術文献に示すようにアルミ製の框材に鋼製の補強部材を配置することにより、火災時に框材が融解して障子が崩れ落ちる等の変形を防止する建具が開発されている。
このように、従来の建具においては、アルミニウムという材料の特性を生かして軽量で施工性、操作性に優れた建具を形成しながら、アルミニウム製であることの弱点を鋼製の補強部材によって補うことで、強度の高い、防火性にも優れ、全体としてバランスのとれた建具を形成していた。

しかし、アルミニウム合金よりなる建具を鋼製の補強部材により補強することは、火災の初期段階においては、むしろ鉄製の補強部材の存在が火炎や煙、有毒ガス等の進入に対して悪影響を及ぼす可能性があった。
すなわち、先行技術文献に示すような補強は、アルミ製の框材に対して鋼製の補強部材が、所定間隔毎に設定された固定位置においてネジ等により固定されることによりなされるのが普通であるが、鉄に対してアルミニウムの熱膨張率が略１．９倍と非常に大きいため、火災時初期において熱によって框材が伸びたときにその伸びが鋼製の補強部材により固定位置間で制限され、伸びが制限された分框材が撓むという事象が生じる可能性があった。そして、框材が撓むことにより、框材に設けた気密材が枠材から離れて窓枠と障子との間の気密材による気密が火災初期の段階で損なわれ、その隙間から火炎や煙、ガスが侵入する危険性があった。
また、大型の建具については、障子の框材を鋼製の補強部材により補強することで、障子が重くなることは避けられなかった。

本発明は、上記の課題等を解決することができるものであり、アルミ製の障子の框材等を補強するに際して、従来、鋼製であることが当然の構成であった補強部材についてあらためて研究し、框材等と同じアルミニウム合金による補強が可能であることを見いだし、框材等と補強部材の材料の相違による弊害を抑制することができる建具を提供することができるものである。

本発明の一実施例に係る建具は、アルミ形材からなる枠材を組んでなり内周に案内溝を有するガイドレールと、ガイドレールの案内溝に案内されて開閉するシャッターカーテンを備え、ガイドレールの案内溝内には、ガイドレールの略全長に亘ってアルミ製の補強部材が固定されているシャッター建具である。

本発明によれば、火災時において、窓材や框材が溶融することによる建具の崩落を防止することができるとともに、建具を軽量にすることができる。

本発明の実施形態に係る建具の横断面である。 本発明の実施形態に係る建具の召合せ部の横断面図である。 本発明の実施形態に係る建具の戸先框の横断面図である。 本発明の実施形態に係る建具の框の横断面図であって、（ａ）は框材に肉厚部を設けて補強した図、（ｂ）は框材に鋼製の補強部材を固定して補強した図、（ｃ）は框材にアルミ製の補強部材を固定して補強した図である。 本発明の実施形態に係る建具の框材の横断面図及び一部縦断面図であって、（ａ）は框材に鋼製の補強部材を固定して補強した図、（ｂ）は框材にアルミ製の補強部材を固定して補強した図である。 本発明の建具の効果を確認するために行ったシミュレーションにおいて解析した框材の断面図であり、（ａ）はアルミ製の補強部材を用いた框材、（ｂ）は鋼製の補強部材を用いた框材、（ｃ）は厚肉の框材の断面図である。 本発明の実施形態に係る建具の防火試験後の加熱側の框材の表面の写真。 本発明の効果を確認するために使用した標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）のグラフ。 本発明の他の実施形態に係る建具であるシャッター装置の横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る建具であるシャッター装置のガイドレールの横断面図である。

（全体の構成）
本発明を、引き違い窓の実施形態を用いて説明する。
本発明の実施形態に係る建具は、上下枠及び左右の縦枠を四周に組んで成り、建物の開口部に固定される窓枠に対して、上下框及び左右の縦框を四周に組んでその内周にガラス等のパネルを配置してなる内外２枚の障子を引き違い自在に配置してなる通常周知の引き違い窓をその基本構成とするものである。

図１の建具の横断面図に示すように、引き違い窓は、建物の開口部に固定された左右の縦枠１３，１４間に、下枠に形成された室内側レール１２ａ及び室外側レール１２ｂに沿って内障子２及び外障子３が引き違い自在に配置されている。
縦枠１３，１４はアルミ形材からなり、縦枠本体部１３１，１４１の外周に取付片１３２，１４２が突出して形成されており、取付片１３２，１４２が図示しないネジ等の固定手段により躯体に固定されることにより、建物開口部に固定されている。

縦枠本体部１３１，１４１の室内側内周部位には、樹脂材料からなるカバー部材５３，５４が配置され、縦枠本体部１３１，１４１とともに長ネジ等の固定手段により躯体内周に固定されている。カバー部材５３，５４の室内側には額部５３ａ，５４ａが延設されており、額部５３ａ，５４ａがネジ等により直接躯体に固定されているので、アルミ形材からなる左右の縦枠１３，１４は直接室内側に露出することがなく、建具の断熱性能を向上させている。

内、外障子２，３は、上、下框及び左右の縦框２３，２４，３３，３４を四周組にしてなる障子枠の内周に二重ガラス等のパネル材２５，３５を配置して形成されている。そして、図１に示すように、それぞれ左右の縦框２３，２４，３３，３４の中空部内には、断面がＵ字状のアルミ製の補強部材７１，７２，７３，７４が挿入されて配置されており、その一辺が縦框２３，２４，３３，３４のガラス間口の底壁に対して、ビス等の固定手段により固定されている。

（召合せ部の構成）
図２に示すように、内障子２の召合框（左縦框）２３は、アルミ形材からなる金属縦框２３１と、金属縦框２３１の外周面及び室内側面を覆うように、外周面及び室内側面との間に間隔を隔てて配置される樹脂縦框２３２とからなり、樹脂縦框２３２により金属縦框２３１が室内に露出するのを防止するとともに、金属縦框２３１の外周面及び室内側面に断熱空間を形成することで建具の召合せ部における断熱性能を向上させている。
金属縦框２３１は、中空部を備える縦框本体部２３１ａと、縦框本体部２３１ａの室外側内周面から内周方向に延設される室外側内周壁２３１ｂと、縦框本体部２３１ａの室内側内周面から内周方向に延設される室内側内周壁２３１ｃと、縦框本体部２３１ａの室外側に形成されて煙返しを構成する突片２３１ｄとから構成されている。

樹脂縦框２３２は、金属縦框２３１の外周面を覆う外周面部２３２ａと、金属縦框２３１の室内側面を覆う室内面部２３２ｂとから構成されており、外周面部２３２ａの室外側端が金属縦框２３１の縦框本体部２３１ａに係止されるとともに、室内面部２３２ｂの内周端部が金属縦框２３１の室内側内周壁２３１ｃに係止されることで、金属縦框２３１に固定されている。
そして、金属縦框２３１の室内側内周壁２３１ｃ及び室内側内周壁２３１ｃに係止された室内面部２３２ｂと、金属縦框２３１の室外側内周壁２３１ｂとによって、召合框２３の内周に開口するガラス間口が形成されている。

ガラス間口には、火災時に室内側内周壁２３１ｃや室外側内周壁２３１ｂが融解した際にガラス等のパネル材２５が落下することを防止するスチールやステンレス等鋼製の薄板からなる補強部材６１が配置されており、その内周にはグレチャン８１を介してパネル材２５が装着されている。パネル材２５は、２枚のガラス２５１，２５２がスペーサ２５３を介して一体化されておりスペーサ２５３の外周にはシール剤２５４が充填されている。
ガラス間口に配置されたグレチャン８１の外周部や補強部材６１周辺の適宜位置に熱膨張部材ｆが配置されている。

金属縦框２３１の縦框本体部２３１ａの中空部内には、アルミ製の補強部材７１が縦框の長手方向に沿って挿入されている。補強部材７１は、中空部内の室内側に配置される見付面７１ａ及び見付面７１ａの左右端から室外側に向けて連続する左右の見込面７１ｂ，７１ｃからなる断面略Ｕ字形状の長尺部材からなり、見付面７１ａの右端に連続する見込面７１ｃがガラス間口に配置される鋼製の補強部材６１とともに縦框本体部２３１ａのガラス間口の底部にネジ等の固定手段によって連結固定されている。そして、補強部材７１は、上下框との接合に影響を及ぼすなど特段の事情がなければ、できるだけ金属縦框２３１の長手方向の広範囲に亘って配置することが好ましく、少なくともガラス間口の全長に亘って配置できる長さを有することが好ましい。もっとも、補強部材７１に上下框との接合に必要なネジ孔を設けるなどの処理を施すことにより金属縦框２３１の略全長に亘って設けることも可能であり、また、建具の使用形態等に応じて、特に補強が必要となる金属縦框２３１の長手方向の一部区間に設けることも可能である。
なお、補強部材７１の見付面７１ａには、熱膨張部材ｆが配置されている。

外障子３の召合框（右縦框）３４は、アルミ形材からなる縦框本体部３４ａと、縦框本体部３４ａの室外側の内周より内周方向に延設される室外側壁部３４ｂと、縦框本体部３４ａの室内側の内周より内周方向に延設される室内側壁部３４ｃと、縦框本体部３４ａの室内側に形成されて煙返しを構成する突片３４ｄとから構成されている。
そして、室外側壁部３４ｂ及び室内側壁部３４ｃによって、召合框３４の内周に開口するガラス間口が形成されており、ガラス間口には、火災時に室外側壁部３４ｂ若しくは室内側壁部３４ｃが溶融した際にガラス等のパネル材３５が落下することを防止するスチールやステンレス等鋼製の薄板からなる補強部材６２が配置されており、その内周にはグレチャン８２を介してパネル材３５が装着されている。
ガラス間口のグレチャン８２の外周部や補強部材６２周辺の適宜位置には熱膨張部材ｆが配置されている。

召合框（右縦框）３４の縦框本体部３４ａの中空部内には、アルミ製の補強部材７４が縦框の長手方向に沿って挿入されている。補強部材７４は、中空部内の室外側に配置される見付面７４ａ及び見付面７４ａの左右端から室内側に向けて連続する左右の見込面７４ｂ，７４ｃからなる断面略Ｕ字形状の長尺部材からなり、見付面７４ａの左端に連続する見込面７４ｃがガラス間口に配置される鋼製の補強部材６２とともに、召合框３４のガラス間口の底部にネジ等の固定手段によって連結固定されている。そして、補強部材７４は、上下框との接合に影響を及ぼすなど特段の事情がなければ、できるだけ召合框（右縦框）３４の長手方向の広範囲に亘って配置することが好ましく、少なくともガラス間口の全長に亘って配置できる長さを有することが好ましい。もっとも、補強部材７４に上下框との接合に必要なネジ孔を設けるなどの処理を施すことにより召合框（右縦框）３４の略全長に亘って設けることも可能であり、また、建具の使用形態等に応じて、特に補強が必要となる召合框（右縦框）３４の長手方向の一部区間に設けることも可能である。
なお、補強部材７４の見付面７４ａには、熱膨張部材ｆが配置されている。

（戸先部の構成）
図３に示すように、内障子２の戸先框（右縦框）２４は、アルミ形材からなる金属縦框２４１と、金属縦框２４１の室内側面と間隔を隔てて配置される樹脂縦框２４２とからなり、樹脂縦框２４２により金属縦框２４１が室内に露出するのを防止するとともに、金属縦框２４１の外周面に断熱空間を形成することで断熱性能を向上させている。
金属縦框２４１は、中空部を備える縦框本体部２４１ａと、縦框本体部２４１ａの室外端内周より内周方向に延設される室外側壁部２４１ｂと、縦框本体部２４１ａの室外側及び室内側外周より外周方向に延設される室外側戸先壁部２４１ｃ及び室内側戸先壁部２４１ｄとにより構成されており、室外側戸先壁部２４１ｃの室内側には、縦枠１４との間を気密する気密材ｓ１が配置されている。

樹脂縦框２４２は、金属縦框２４１の室内側を覆う樹脂縦框本体部２４２ａと、樹脂縦框本体部２４２ａの内周に連続するガラス間口壁部２４２ｂとにより構成され、樹脂縦框本体部２４２ａが縦框本体部２４１ａの室内側に係止されることで金属縦框２４１と樹脂縦框２４２とが一体化され、金属縦框２４１の室外側壁部２４１ｂとガラス間口壁部２４２ｂとによってガラス間口が形成されている。
ガラス間口には、火災時に金属縦框２４１の室外側壁部２４１ｂ若しくはガラス間口壁部２４２ｂが溶融した際にガラス等パネルが落下することを防止するスチールやステンレス等鋼製の薄板からなる補強部材６３が配置されており、その内周にはグレチャン８３を介してパネル材２５が装着されている。ガラス間口に配置されたグレチャン８３の外周部や補強部材６３周辺の適宜位置に熱膨張部材ｆが配置されている。

金属縦框２４１の縦框本体部２４１ａの中空部内には、アルミ製の補強部材７３が縦框の長手方向に亘って挿入されている。補強部材７３は、縦框本体部２４１ａの中空部の内周側見込み面に沿う見込面７３ａと、見込面７３ａの室内側端及び室外側端から外周方向に向かって連続する室内側の見付面７３ｂ及び室外側の見付面７３ｃとからなる断面略Ｕ字形状の長尺部材からなり、見込面７３ａがガラス間口に配置される鋼製の補強部材６３とともにネジ等の固定手段によって縦框本体部２４１ａに連結固定されている。そして、補強部材７３は、上下框との接合に影響を及ぼすなど特段の事情がなければ、できるだけ金属縦框２４１の長手方向の広範囲に亘って配置することが好ましく、少なくともガラス間口の全長に亘って配置できる長さを有することが好ましい。もっとも、補強部材７３に上下框との接合に必要なネジ孔を設けるなどの処理を施すことにより金属縦框２４１の略全長に亘って設けることも可能であり、また、建具の使用形態等に応じて、特に補強が必要となる金属縦框２４１の長手方向の一部区間に設けることも可能である。

（本発明の実施形態の建具の特徴）
以上の本発明の実施形態の建具は、アルミ形材からなる縦框本体部の中空部内に配置される補強部材が、アルミ製である点に特徴がある。
アルミ形材からなる枠材や框材（例えば召合框３４）を補強部材を用いて補強するに際しては、図４（ｂ）に示すように、アルミニウムの弱点を補うことのできる強度や耐熱性の高いスチール等鋼材からなる補強部材ｓを用いることが普通であった。あえて鋼製の補強部材ｓを用いないとしても、少なくともアルミニウムと同等以上の強度や耐熱性を有する材料で補強部材を形成し、枠材や框材に固定することが常識であった。
枠材や框材を同じ材料であるアルミニウムにより補強することを考えれば、図４（ａ）に示すように、枠材や框材に補強部材の肉厚と同等の肉厚を追加して肉厚部分を形成することが製造面やコスト面からも有利であり、あえてアルミ製の補強部材を別体に形成して枠材や框材を補強することは全く考えられていなかった。

本発明の実施形態の建具は、アルミ形材からなる枠材や框材を補強するに際し、通常は採用しないアルミ製の補強部材をあえて用いて補強することにより、補強部材としてスチール等鋼材を用いることにより生じる問題を解決することができ、かつ、火災時において十分な遮炎性能を確保することができることを見いだし、発明に到ったものである。

−温度シミュレーション−
アルミ製の補強部材による補強の鋼製の補強部材による補強に対する優位性を推測するために、アルミ製の補強部材により補強された框材に、火災時にどのような温度変化が生じるかについて、シミュレーションによる解析を行った。
シミュレーションは、汎用ＣＦＤ（数値流体力学）ソフトを用いて行った。計算は２次元で行い非定常輻射熱伝導解析とした。空気は本来流体であるが計算においては固体として計算を行っている。境界条件として解析対象から１００ｍｍ離れた位置での温度を標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）に準じた温度曲線による温度として設定してその部分からの輻射熱が框材の加熱面に与えられると設定した。放熱面は外部との熱の授受を仮定した温度（２０℃）及び熱伝達係数（５Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））にて行うモデルとして設定し、３０分まで加熱した際の框材及び補強部材の温度を求めた。使用した標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）を図８に示す。

シミュレーションは、本願発明の実施例として、厚さ２ｍｍのアルミ製の補強部材ａを用いて補強した框材（case１）、比較対象として、厚さ１．６ｍｍの鋼製の補強部材ｓを用いて補強した従来の防火サッシの障子の框材（case2）、及び 、アルミ製の補強部材相当の肉厚ｔ（２ｍｍ）が追加された厚肉の框材ｋｔからなる補強部材一体型の框材（case3）について行った。

上記case１ないしcase３に使用する框材ｋ、厚肉框材ｋｔ及び補強部材ａ，ｓの構成を図６（ａ）ないし（ｃ）に示す。
シミュレーションに用いる框材ｋは、基本部分については外障子の召合框をモデル化して３１．４（見込み寸法）ｍｍ×２０．０（見付け寸法）の断面矩形の中空構造の框材を想定し、見付け面の一方面を加熱面とし、他方面を放熱面とした。加熱面側の見付け面の肉厚を２．３ｍｍとし、補強部材を固定しない側の見込み面と放熱面の肉厚を１．１ｍｍとし、補強部材を固定する側の見込み面の肉厚を１．０ｍｍとした。框材の中空部の内径は、見込み寸法が２８．０ｍｍ、見付け寸法が１７．９ｍｍである。

case１に使用する補強部材ａは、厚さ２．０ｍｍのアルミ製の略Ｕ字状板材とし、見込み寸法を２７．０ｍｍ、見付け寸法を１６．９ｍｍとした。Ｕ字状板材の一側壁ａ２には、框材に固定するための固定部ａ４を有している。
case２に使用する補強部材ｓは、厚さ１．６ｍｍの鋼製のＵ字状板材とし、case１のアルミ製の補強部材ａと同様に、見込み寸法を２７．０ｍｍ、見付け寸法を１６．９ｍｍとした。Ｕ字状板材の一側壁ｓ２には、框材に固定するための固定部ｓ４を有している。
case1及びcase2の補強部材ａ，ｓは、略Ｕ字状の底部ａ１，ｓ１を框材ｋの加熱面側の見付け面に対向させて挿入され、略Ｕ字状の一側壁ａ２，ｓ２の固定部ａ４，ｓ４を框材の一方側の見込み面に密着させて固定し、固定部分以外の部分については表面の凹凸等による非接触を想定して０．５ｍｍの間隔ｄ２を設定している。

また、補強部材ａ，ｓの底部ａ１，ｓ１と框材ｋの加熱面側の見付け面との間、及び、補強部材ａ，ｓの他側壁ａ３，ｓ３と框材ｋの他方側の見込み面との間については、１．０ｍｍの間隔ｄ１を設定している。１．０ｍｍの間隔ｄ１をあけることで、框材ｋの熱が直接補強部材ａ，ｓに伝わり難くなり、補強部材ａ，ｓの温度上昇を抑制することができる。
なお、この約１．０ｍｍの間隔ｄ１は、框材ｋに対して補強部材ａ，ｓを挿入する際に必要となる遊びとして想定することもできる。
補強部材ａ，ｓの放熱面側の両端部は、框材ｋの放熱面側の見付け面に密着させた。
case３に使用する框材ｋｔは、加熱面側の見付け面の肉厚を補強部材ａの厚さ寸法分厚くした４．３（＝２．３＋２．０）ｍｍとし、同様に、補強部材を固定しない側の見込み面と放熱面の肉厚を３．１（＝１．１＋２．０）ｍｍとし、補強部材を固定する側の見込み面の肉厚を３．０（＝１．０＋２．０）ｍｍとした。

比較対象であるcase２の補強部材ｓの肉厚として１．６ｍｍを選択した理由は、規格の鋼材の中から框内に配置する補強部材としての加工性（曲げ加工のしやすさ）及び施工性（框内にネジによって確実に固定するに十分な厚さ）により決定しており、従来の防火サッシに用いられている補強部材と同じものである。
また、本願発明の実施例であるcase１の補強部材ａの肉厚として２．０ｍｍを選択した理由は、case２に対する重量的な優位性が十分に発揮できるか否かに基づいて選択した。
具体的には、実際に補強部材（長さ＝１２６１ｍｍ）として形成した際に、case２の肉厚１．６ｍｍの鋼材からなる補強部材（質量：約１．０５４ｋｇ）に対して、その半分以下の質量の補強部材として、肉厚２．０ｍｍのアルミ製の補強部材（質量：約０．４４５ｋｇ）を用いた。

case毎に、図６（ａ）ないし（ｃ）に示す、框材の加熱面表面温度Ａ１ないしＡ３、補強部材温度Ｂ１ないしＢ３及び放熱面温度Ｃ１ないしＣ３を加熱開始から５分毎に求め、表１にまとめた。

上記表１から、以下の点が分かる。
（１）鋼製の補強部材ｓによる補強を行ったcase2 については、加熱開始１０分の時点で框材ｋの加熱面表面温度Ａ２が３９１．９℃であるのに対して補強部材温度Ｂ２が３７０．１℃であり、アルミ製の框材ｋの熱伸びと鋼製の補強部材ｓの熱伸びとの間に差が生じていると考えられる。
具体的には、框材ｋの長さを２０００ｍｍと仮定すると、アルミニウムの熱膨張係数（２３．０（１０^−６／℃））とスチールの熱膨張係数（１２．１（１０^−６／℃））とから、框材部分の熱伸びが１７．１ｍｍ（＝２３．０×１０^−６×２０００×（３９１．９−２０））であるのに対して、鋼製の補強部材ｓの熱伸びは８．５ｍｍ（＝１２．１×１０^−６×２０００×（３７０．１−２０））であり、１０ｍｍ程度の熱伸びの差が生じることとなる。
これに対し、本願発明であるcase１ は、補強部材ａが框材ｋと同じ材料であるため、補強部材ａの熱伸びと框材ｋの熱伸びとの差は、ほとんどないと考えられる。具体的には、框材ｋの熱伸びが１５．６ｍｍ（＝２３．０×２０００×（３５９．０−２０））であるのに対して、アルミ製の補強部材ａの熱伸びは１４．７（＝２３．０×２０００×（３４０．２−２０））であり、熱伸びの差は１ｍｍ以下にとどまっている。

（２）加熱開始３０分経過後には、本願発明の実施例であるcase１は、加熱面表面温度Ａ１が、６４２．２℃であり、補強部材温度Ｂ１が、６１１．９℃であるのに対し、鋼製の補強部材ｓによる補強を行ったcase２は、加熱面表面温度Ａ２が、６７１．０℃であり、補強部材温度Ｂ２が６５０．１℃であって、case１に比べてともに高い温度に達している。これは、鋼製の補強部材ｓの体積、材料の比熱、熱伝導率等の差によって生じるものであると考えられる。
スチールの融点は、１５３９℃であることから、補強部材ｓは溶融することはないが、框材ｋの加熱面表面温度Ａ２がアルミニウムの融点（６６０℃）を超えているため、case2においては、加熱開始３０分経過後には、アルミ製の框材ｋは溶融し始める。
（３）框材ｋｔをアルミの一体物として形成したcase３においては、補強部材温度Ｃ３は、加熱面表面温度Ａ３とほぼ同じであるのに対して、本願発明の実施例である case1 においては、加熱面表面温度Ａ１についてはcase３に比べて高いものの、補強部材温度Ｂ１については、加熱開始から３０分経過後に至るまで、case３の補強部材温度Ｂ３に比べて約１０℃ほど低く抑えられている。
框材ｋと補強部材ａとの間の接触熱抵抗や間隙によって、補強部材ａに対する熱の伝達が妨げられて補強部材ａの温度上昇を抑制していると考えられる。
補強部材ａの温度上昇が抑制されることにより、補強部材ａが溶融温度に達するのを遅らせることとなる。
以上、シミュレーションによる推測であり、上記事象が実際の框材において必ずしも現れるものではないが、実際の框材においても同様の傾向になると考えられる。

以上のシミュレーションによる検証からも推認できることであるが、図４（ｂ）に示すように、火災時の框材の強度を向上させるために框材ｋの中空部内に鋼製の補強部材ｓを固定すると、火災時には、框材（召合框）ｋの室外側壁が直接火炎に晒されて溶融しても框材ｋの中空部内に固定された補強部材ｓが残存して障子の形状を所定時間維持することができる。しかし、たとえ補強部材ｓが維持されるとしても、框材ｋが早期に溶融することは、室内外の連通につながり好ましくない。
また、アルミニウムの熱膨張係数がスチールの熱膨張係数よりも非常に大きいため、火災発生後、熱によって框材ｋが伸びたときにその伸びが鋼製の補強部材ｓとのビス等による固定位置間（例えば４００ｍｍ）で制限され、伸びが制限された分框材ｋが撓むことで、例えば、框材が戸先框である場合などには、図２に示す金属縦框２４１の室外側戸先壁部２４１ｃに配置された気密材ｓ１が右縦枠１４から離間してしまい、その離間箇所から火炎や煙が侵入する危険性があった。

また、例えば図５（ａ）に示すように、框材ｋの伸びＬｋと補強部材ｓの伸びＬｓとの伸び量の差（Ｌｋ−Ｌｓ）により両者を固定しているネジ等の固定手段に大きな力が加わり、その結果、補強部材ｓを固定するために框材ｋのガラス間口の底部に設けられたネジ孔ｈが広がって長孔部分Ｈが形成されてしまい、形成された長孔部分Ｈからガラス等パネル体をシールするシール剤等が燃焼することより発生する有毒なガスが漏れ出す危険性があった。
また、通常使用時においても、アルミニウムと鋼との電位の差により、建具の長期に亘る使用によりアルミ形材である框材ｋに電位腐食が生じる可能性があった。

一方、図４（ａ）に示すように、框材ｋの強度を向上させるために単に補強部材ａに相当する肉厚分だけ寸法を増加して肉厚ｔ部分を形成すると、通常時における強度は向上するものの、火災時には、框材ｋｔの室外側壁部が直接火炎に晒されることで室外側壁部の肉厚ｔ部分全体が直接加熱されて溶融して障子の形状を保つことができない。

これに対して、図４（ｃ）に示すように、火災時の框材（例えば召合框）ｋの強度を向上させるために框材（例えば召合框）ｋの中空部内に別部材であるアルミ製の補強部材ａを固定すると、火災時には、框材（例えば召合框）ｋの室外壁が直接火炎に晒されて加熱されるが、補強部材ａは框材（例えば召合框）ｋと別部材であるので直接框材（例えば召合框）ｋの熱が伝達されない。そして、アルミ材とアルミ材との接触部における接触熱抵抗は、アルミ材と鋼材との接触部における接触熱抵抗よりも大きく、框材（例えば召合框）ｋと補強部材ａとの接触部において比較的熱が伝わり難く、さらに、框材ｋの中空部内に配置される補強部材ａを、框材ｋの中空部内壁に対して約１．０ｍｍの間隔をあけて配置することにより、框材ｋとは別体物として形成され、中空部内に挿入されたアルミ製の補強部材ａには、框材ｋの熱の伝達が抑制される。

従って、火災時に火炎等により直接加熱される框材ｋは、経過時間に伴って加熱面表面温度Ａ１が上昇するものの、框材ｋからの熱の伝達が抑制されたアルミ製の補強部材ａは、補強部材部分を一体的にして厚肉に形成した框材ｋｔの補強部材温度Ｂ３に比べて温度上昇が抑えられ、融点に達することが抑制され、障子の形状を維持することができ、十分な遮炎性能を確保することができる。
また、火災初期時においてアルミ製の補強部材ａに火災時の熱が伝達して温度が上昇しても、補強部材ａが框材ｋと同様にアルミ製であることから、框材ｋと補強部材ａとの間に生じる伸び量の差は極小さく抑えることができる。それにより、火災初期時においては框材ｋと補強部材ａとがともに同程度伸びることで框材ｋの撓みが抑えられて火災初期段階において框材ｋと枠間及び框材ｋ同士間における気密の破壊を遅らせることができるとともに、補強部材ａを固定するためのネジ孔等に過度の力が加わることがなく、ネジ孔に長孔部分Ｈが形成されるのを抑制することができる。

以上、補強部材をアルミ製にした場合における優位性について説明したが、補強部材をアルミ製にした建具の性能を確認するために、実物を用いた防火試験を行った。
防火試験は、建築基準法第２条第９号の二のロ(防火戸その他の政令で定める防火設備)に準じて行い、標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）（図８）を用いて加熱した。
なお、防火試験では、図１における、外障子３の召合框３４内に配置される補強部材７４として、アルミ製の厚さ２ｍｍの補強部材を使用し、外障子３の戸先框３３内に配置される補強部材７３及び内障子２の戸先框２４、召合框２３内に配置される補強部材７１，７２として、アルミ製の厚さ１．５ｍｍの補強部材を使用した。
１．５ｍｍのアルミ製の補強部材を使用することにより、補強部材の質量は、鋼製の補強部材の約３分の１にまで減少させることができる。

試験開始後、２０分を経過しても、障子は崩落することなく、障子と框との隙間からの火炎の大きな漏れ等は確認できず、アルミ製の補強部材による補強が十分実用に耐えられることが分かった。
防火試験終了後に、障子の框材ｋの加熱面表面を確認すると、図７に示すように、加熱された框材ｋは溶融が進んでおり、見込み面については、一部（Ａ）は框材ｋが溶け残っていたが、見付け面に近い部分（Ｃ）の框材は溶け落ちて中空部に配置された補強部材が露出していた。框材ｋの見付け面の部分（Ｂ）はほぼ溶け落ちてアルマイト層のみが表面に残っていた。
框材ｋから露出していたアルミ製の補強部材は、比較的原形に近い形で框材の中空部内に留まっていることが確認できた。

以上のように、アルミ形材からなる框材を別部材からなるアルミ製の補強部材により補強してなる本発明は、火災時における遮炎性能を確保することができる。そして、鋼製の補強部材を用いるよりも全体を軽量に仕上げることができる。
一例をあげれば、腰窓サイズ（Ｗ１６５０，Ｈ１３００）のサッシでは、縦框内に配置する補強部材を鋼製の補強部材（厚さ１．６ｍｍ）からアルミ製の補強部材（外障子召合框用：厚さ２．０ｍｍ、外障子戸先框及び内障子召合框、戸先框用：厚さ１．５ｍｍ）に変更することにより、質量を約２．３ｋｇ減少させることができ、框体の総重量としては、１２．２ｋｇから９．９ｋｇに軽量化することできる。
また、テラスサイズ（Ｗ１６５０，Ｈ２２００）のサッシでは、縦框内に配置する補強部材を鋼製の補強部材（厚さ１．６ｍｍ）からアルミ製の補強部材（外障子召合框用：厚さ２．０ｍｍ、外障子戸先框及び内障子召合框、戸先框用：厚さ１．５ｍｍ）に変更することにより、質量を約４．０ｋｇ減少させることができ、框体の総重量としては、１８．２ｋｇから１４．２ｋｇに軽量化することできる。

また、補強部材をアルミ製とすることにより、框材と同様にアルミの押出形成により製造することができるので、形材を製造する設備を用いて補強部材を製造することができて製造コストを抑えることができる。また、アルミの押出形成により複雑な断面形状に対応することができ、種々の建具の補強部材に対応させることができる。

さらに、スチールとアルミとの熱膨張率の相違により生じる弊害を防止し、スチールとアルミとの電位差による生じる腐食のリスクを低減することができるものであって、格別の効果を奏するものである。

なお、本発明の補強部材による補強技術は、枠材や框材の中空部内に配置される補強部材のみならず、枠材や框材のガラス間口（パネル間口）内に配置される補強部材等の中空部以外の部位に配置されている補強部材にも採用することができる。
例えば、上記実施形態において、スチールやステンレス等の鋼製の補強部材６１，６２，６３をアルミ製の補強部材により構成することができる。

（他の実施形態）
本発明のアルミ製の補強部材による補強技術は、引違い窓だけでなく、開き窓やすべり出し窓等の様々な窓種に適用できるものであるが、該補強技術の適用は窓に限るものではなく、アルミ形材により形成される種々の建材に用いることができ、例えば、防火シャッター装置に適用することができる。

シャッター装置９は、図９に示すように、引き違い窓等の内、外障子２，３の室外側に配置されており、開閉窓の縦枠１３，１４を兼用する側壁９３，９４の室外側に配置されたガイドレール９５，９６によって、シャッターカーテン９７を構成するスラットの端部９７２が案内して開閉することができる。

ガイドレール９５は、図１０に示すように、内周方向に開口する案内溝９５１を有しており、ガイドレール９５の案内溝９５１内には、室外壁部７５ａ及び外周壁部７５ｂを備える断面略Ｌ字形のアルミ製の補強部材７５がガイドレール９５の長手方向の略全長に亘って配置されている。そして、補強部材７５は、外周壁部７５ｂが案内溝９５１の底壁９５１ａにビス等の固定手段ｂによって固定されることでガイドレール９５を補強して、火災時の火炎等によってシャッター装置９のガイドレール９５が熔解しても、見込み方向に連通する孔があくことを防いでいる。

なお、案内溝９５１内の補強部材７５の室外壁部７５ａの室内側には、スラット９７１の端部９７２を案内する内周方向に開口する溝状のガイドレール補助部材９５２が配置されている。
そして、ガイドレール補助部材９５２の室内側壁９５２ａは、内周方向に延設されており、補強部材７５の室外壁部７５ａの内周端部及びガイドレール補助部材９５２の室内側壁９５２ａの内周端部には、加熱により膨張する加熱膨張材ｆが対向するように配置されている。

以上の本発明のアルミ製の補強部材の厚さは、特に限定されるものではないが、ネジ等の固定手段によって補強部材を框材に強固に固定するに必要な厚みが約１．５ｍｍ（ねじ山二つ分）であり、厚みが１．５ｍｍの補強部材については、実験によって効果の確認ができていることから考えると、補強部材の厚みは、１．５ｍｍ以上であることが望ましい。
また、本実施形態においては、アルミ製の補強部材は、その断面形状が略Ｕ字状をなしているが、その断面形状はＵ字状に限定されるものではなく、ガラス間口の底部に取付けるための見込面と室内外方向の貫通を抑制するための見付面とを備えるものであれば、Ｌ字状や中空形状等その断面形状は限定されない。

さらに、框材とアルミ製の補強部材との間隔は、１．０ｍｍに限定されるものではなく、例えば１．０ｍｍ以上の間隔をあけることができれば、より効果を期待できる。
また、本実施形態においては、障子の縦框に対してアルミ材からなる補強部材を配置、固定しており、比較的長尺となる縦框の変形を押さえることで障子全体の遮炎性能を向上させているが、補強部材を配置、固定する部位は、障子の縦框に限定されるものではなく、障子の上下框等の横框、窓枠の上下枠や無目等横枠、並びに左右縦枠や方立等縦枠のいずれの部位に配置、固定されるものでもよい。さらにいえば、窓枠や障子を構成するいずれの枠材や框材に配置しても、建具の遮炎性能を向上させることができる。

７５ ：補強部材
７５ａ ：室外壁部
７５ｂ ：外周壁部
９ ：シャッター装置
９３ ：側壁
９４ ：側壁
９５ ：ガイドレール
９５１ ：案内溝
９５１ａ ：底壁
９５２ ：ガイドレール補助部材
９５２ａ ：室内側壁
９６ ：ガイドレール
９７ ：シャッターカーテン
９７１ ：スラット
９７２ ：端部

一実施形態のシャッター建具は、内周に案内溝を有するガイドレールと、ガイドレールの案内溝に案内されて開閉するシャッターカーテンを備え、ガイドレールの案内溝内には、ガイドレールの略全長に亘って案内溝の室外側壁及び底壁に沿って配置される断面略Ｌ字状の補強部材が配置されており、補強部材は、ガイドレールの底壁に固定されているシャッター建具である。
一実施形態のシャッター建具は、内周に案内溝を有するガイドレールと、ガイドレールの案内溝に案内されて開閉するシャッターカーテンを備え、ガイドレールの案内溝内には、ガイドレールの略全長に亘って案内溝の室外側壁及び底壁に沿って配置される断面略Ｌ字状の補強部材が配置されてガイドレールの底壁に固定されているとともに、シャッターカーテンのスラットの端部を案内する溝状の補強部材が配置されてガイドレールの室内側壁に固定されているシャッター建具である。

Claims (1)

1. アルミ形材からなる枠材を組んでなり内周に案内溝を有するガイドレールと、ガイドレールの案内溝に案内されて開閉するシャッターカーテンを備え、
   ガイドレールの案内溝内には、ガイドレールの略全長に亘ってアルミ製の補強部材が固定されている
   ことを特徴とするシャッター建具。