JP3114697U

JP3114697U - 耐火防護構造

Info

Publication number: JP3114697U
Application number: JP2005005527U
Authority: JP
Inventors: 好昭薮本; 義則中村
Original assignee: 天龍ファイアペック株式会社
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2015-07-13

Abstract

【課題】水蒸気やガス等の高温流体が通信ケーブル等の被保護部材に向けて浸透若しくは拡散してしまうのを防止する。
【解決手段】外層体Ｃ_１は、厚さ２５ｍｍのセラミックウール２と、厚さ８ｍｍの高流動性のゲルパック３との二層をアルミガラスシート７で被装してなるセラミックブランケットであり、このアルミガラスシート７は、水蒸気やガス等の高温流体を内部に浸透若しくは拡散させるのを防ぐ後述の隔壁体１０を構成する。内層体Ｃ_２は、厚さ１２．５ｍｍのセラミックウール４と、厚さ９ｍｍの低流動性のゲルパック５と、厚さ６ｍｍのセラミックウール６との三層をアルミ箔シート８で被装して厚みの異なるセラミックブランケットを構成し、前記外層体Ｃ_１及び内層体Ｃ_２に、発生した水蒸気やガス等の高温流体を外部に逃がすための通気手段９を備える。
【選択図】図1

Description

本考案は、主としてトンネル等の建築構造物内に付設される耐火防護構造の改良に関し、更に詳しくは、電気・通信ケーブル等の設備を高熱より防護することができるのみならず、従来構造において問題になっている内部への水蒸気やガス等の流入をも防止することができる有用な耐火防護構造に関する。

従来、トンネル火災にあって、通信は余り感知し得ない現象であった。その理由として、通常、通信ケーブルは通行の妨げになるという観点から、地中に埋設するという方法が主として採られていたためであり、８４０℃耐火で十分な性能であって、それが今までの耐火スペックとなっていた。

しかしながら、ここに来て全国のＩＴ化の観点からトンネル内でも架空配線が行われるようになってきている。この場合、トンネル内で、例えば、タンクローリーによる火災などが発生した際、通信ケーブルの保護という観点から、例えば、ドイツのＤＩＮ規格では、１２００℃の耐火構造が要求されており、我が国でもロックウールや水性のゲルパックなどを使用して、斯かるトンネル火災に耐え得るための耐火構造が既に色々と案出されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２００２−３６０７２２号公報

一方、通信ケーブルの外被材料として、ポリエチレンが使用されている。この素材には軟化点の差から２種類に区分されているが、ケーブル用としてはその柔軟性の要求から低温型の素材が使用されており、その軟化点は約８５℃である。

また、耐火構造物に求められる性能は、このポリエチレンの表面温度が８５℃に達しないことである。従来の構造では、熱を遮断することに力点が置かれており、時間が経過するに連れてこの熱が内部に伝達する。すなわち、熱の伝達を遅らせるという観点での耐火構造物になっている。

更に、１２００℃の耐火構造では、その温度差の大きさから時間を稼ぐことができないため、発想を転換させて、水分を構造の中に含ませることによって、水の蒸発熱を利用して熱そのものを処理してしまう方法が採用されている。

しかしながら、このような蒸気の形で熱吸収しても、蒸気温度が少なくとも１００℃であり、この蒸気がケーブル付近に拡散してくると外被温度が１００℃に達してしまうという現象がみられ、これを改善する必要がある。

また、８５℃と１００℃という僅かな違いであるものの、ポリエチレンの軟化の問題はケーブルにとって非常に重要な課題であって、この温度を８５℃以下に抑えることが必要である。これを実現することによって、火災時の通信を確保することが達成できるのである。

更に、従来の耐火構造では、外部からの熱の流入に対して、外被として巻かれた断熱材、例えば、セラミックウール、ロックウールなどによって、一時的に遮熱できるが、ここを通して更に熱が伝達した場合には、更に内部に設置された水性ゲル、固体ゲル、水などを封止してなるプラスチック袋（以下、単にゲルパックという）を連続させた層（シート層）に達する結果、熱によって同ゲルパックが破壊され、内部に封止した水分が気化し蒸気になる。

そして、蒸気になる際、二乗発熱を吸収するため、ここで熱を消費することになり、熱の伝達は抑制され、その内部は低温に保たれる結果として１２００℃の耐火構造ができている。また、前述したように、使用されているケーブル外被の素材であるポリエチレンは、８５℃以下の温度であることが要求される。

然るに、発生した蒸気は、少なくとも１００℃に熱せられているので、この蒸気が内部に浸透すると内部温度が１００℃に達してしまうという問題がある。

本来、この耐火構造体は、セラミックウールなどを多層にした構造となっているが、ガス等の高温流体の流入、放出については留意されていなかったため、不完全な封止状態になっていた。

すなわち、水蒸気となって体積が膨張した状態で、内部の圧力が高まる結果として、一番破壊し易い場所に亀裂が入ってガスが流出する形になっており、どこにガスを逃がすか、また、どこにガスを堰き止め、流入を防止するかについては配慮されていなかった。因に、僅か１ｇの水が、蒸気になった場合、約１２Ｌの体積に膨れ上がることを考慮すると、水蒸気等の流入を防止する必要性があること明白である。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、従来構造において問題になっている内部へのガス等の高温流体或いは水蒸気の流入現象をも防止することができる有用な耐火防護構造を提供することを目的としたものである。

上述の如き従来の問題点を解決し、所期の目的を達成するため本考案の要旨とする構成は、ビル、トンネル等の建築構造物内に設けられる電気・通信ケーブル等の被保護部材と、該被保護部材に設けられる耐火体とを備えてなる耐火防護構造において、前記耐火体は、発生する水蒸気を内部に浸透若しくは拡散させないための隔壁体を備えてなる耐火防護構造に存し、延いては、発生した水蒸気やガス等の高温流体を外部に逃がすための通気手段とを備えてなる耐火防護構造に存する。

また、前記耐火体は、少なくともセラミックブランケットと高流動性ゲルパックとの二層をアルミガラスシートで被装してなる外層体と、セラミックブランケットと低流動性ゲルパックとセラミックブランケットとの三層をアルミ箔シートで被装してなる内層体とで構成するのが良い。

更に、前記隔壁体は、耐熱性プラスチック、アルミガラスシート若しくはアルミ箔等の耐熱性材が良く、また、前記通気手段は、外層体及び／又は内層体とからなる耐火体の長手方向若しくは径方向に形成された通気孔であるのが良い。

また、高流動性ゲルパックは、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなるフィルムで、水を高吸収性ポリマーで高流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックが良い。

更に、低流動性ゲルパックは、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなるフィルムで、水を架橋ポリアクリル酸部分中和物で低流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックが良い。

このように、前記隔壁体で水蒸気の耐火体内部への漏洩を抑止すると共に、発生した水蒸気を前記通気手段で効率よく外部へと誘導することができるため、水性のゲルパックの最高温度は１００℃に保持され、熱の伝達は単純にセラミックウール自体の持っている本来的な断熱性能を引き出すことが可能となった。

その結果として、８５℃以下にポリエチレン表面の温度を抑制するという当初の目的を果たすことが可能になり、その結果、高性能な耐火防護構造体を実現することができる。

耐火体に、水蒸気やガス等の高温流体を前記被保護部材に向けて浸透若しくは拡散させないための隔壁体と、発生した水蒸気やガス等の高温流体を外部に逃がすための通気手段とを備える。

次に、本考案の実施の一例を図面を参照しながら説明する。図中Ａは、本考案に係る耐火防護構造であり、本耐火構造Ａの基本的構造は、図１に示すように、表面から鉄或いはステンレス板からなる外被体１、耐火体としてセラミックウール２、高流動性(水性)のゲルパック３、セラミックウール４とを備えている。

更に、改良型として、鉄或いはステンレス板からなる外被体１、耐火体としてセラミックウール２、高流動性(水性)のゲルパック３、セラミックウール４、低流動性（半固体）のゲルパック５、セラミックウール６の構造(図３参照)になっている。

換言すれば、この耐火防護構造Ａは、電気・通信ケーブル等の被保護部材Ｂを被装すべく設けられた耐火体からなり、外層の耐火体（以下、単に外層体Ｃ_１という）と、内層の耐火体（以下、単に内層体Ｃ_２という）に大別される。

外層体Ｃ_１は、図２(ａ)に示すように、厚さ２５ｍｍのセラミックウール２と、厚さ８ｍｍの高流動性のゲルパック３との二層をアルミガラスシート７で被装してなるセラミックブランケットであり、このアルミガラスシート７は、水蒸気やガス等の高温流体を内部に浸透若しくは拡散させるのを防ぐ後述の隔壁体１０を構成するものである。

内層体Ｃ_２は、図２(ｂ)に示すように、厚さ１２．５ｍｍのセラミックウール４と、厚さ９ｍｍの低流動性のゲルパック５と、厚さ６ｍｍのセラミックウール６との三層をアルミ箔シート８で被装して厚みの異なるセラミックブランケットを構成するものである。

因に、高流動性ゲルパック３としては、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなる９０ミクロン厚のフィルムで、水を高吸収性ポリマーで高流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックを使用している。

また、前記低流動性ゲルパック５としては、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなる９０ミクロン厚のフィルムで、水を架橋ポリアクリル酸部分中和物で低流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックを使用している。

更に、この外層体Ｃ_１及び内層体Ｃ_２には、発生した水蒸気やガス等の高温流体を外部に逃がすための通気手段９(図１参照)を備えている。この通気手段９は、外層体Ｃ_１と内層体Ｃ_２のそれぞれ長手方向へ連通された複数の通気孔からなるものであり(図２及び図３参照)、水蒸気等を耐火体Ｃの両遊端から外部へと効率的に逃がすことができる。

すなわち、前述した基本的な耐火構造で説明すれば、高流動性(水性)のゲルパック３より発生する水蒸気は、セラミックウール２内に伝達されるが、その際、この伝達された水蒸気が、遊端方向（側面方向）へと開放された通気孔（通気手段９）により、外部へと誘導することができる。

更には、耐火体Ｃの径方向に通気孔(図示せず)を形成して、水蒸気が前記外被体１とセラミックウール２の界面を通じて遊端方向（側面方向）へと誘導するようにしても良い。

また、隔壁体１０は、例えば、高流動性(水性)のゲルパック３とセラミックウール４との間に挿着された耐熱性プラスチック、アルミガラスシート若しくはアルミ箔等の耐熱性材からなり、耐火構造内部への蒸気の漏れを防ぐことで、水蒸気によるケーブルの過熱現象を抑制できる。

更に、改良構造では、基本構造と同様、二層のセラミックウール４の部分で側面や外面に通気孔(図示せず)を設けることによって、水蒸気を逃がすことができ、また、高流動性(水性)のゲルパック３，低流動性(半固体)のゲルパック５の内側に、基本構造と同様、耐熱性プラスチック或いはアルミ箔等の隔壁体（遮断層）１０を介在せしめることで、より強固な漏洩防止構造になることは云うまでもない。

［試験例］
本考案の基本的な耐火構造（表面からステンレス板からなる外被体１、セラミックウール２、高流動性(水性)のゲルパック３、セラミックウール４）につき、温度プロファイルでの耐火燃焼模擬実験を実施した。その各部の温度変化について図１０〜図１４に示す。

測定結果から明らかなように、この実験では本発明品は最高温度として５０．８℃に留まっており、８５℃以下の温度を十分に達成できることが分かる。

以下、本耐火構造の施行手順について簡単に説明する。まず、被保護部材Ｂの耐火温度等に応じて所定の断熱材(セラミックウール、ゲルパック等)を組み合わせ、それをアルミガラスシート７、アルミ被箔シート８で被覆することで、外層体Ｃ_１と内層体Ｃ_２の各々を製作加工する(図２及び図３参照)。

次いで、被保護部材Ｂを包み込むべく内層体Ｃ_２を巻き付け、粘着アルミ箔テープ１１で固定する(図４参照)。

次いで、内層体Ｃ_２の継ぎ目の上に外層体Ｃ_１の中央がくるように同外層体Ｃ_１を千鳥状に巻き付け、ステンレスバンド１２で締め付け固定する(図５参照)。

次いで、外層体Ｃ_１の継ぎ目部分(管軸方向・円周方向)全てに耐火接着剤１３を塗布する(図６参照)。

次いで、耐火接着剤１３の塗布部分にアルミガラステープ(幅７５ｍｍ)１４を隙間無く貼り付ける(図７参照)。

次いで、その上に塗装ステンレス板(厚み0.3mm、幅914mm)からなる外被体１を巻き付け、タッピングネジ１５で固定する(図８参照)。

次いで、外被材１の継ぎ目部分(管軸方向・円周方向)にシーリング材１６を塗布することで、施工の完了となる。

尚、本考案は本実施例に限定されることなく、本考案の目的の範囲内で自由に設計変更し得るものであり、本考案はそれらの全てを包摂するものである。例えば、本明細書で言及している建築構造物とは、トンネルのみならず、建物や地下道等をも総称するものであり、また、被保護部材とは、電気・通信用ケーブルのみならず、ガス管、パイプライン、その他、熱に弱い全ての有体物をも包摂するものである。

本考案に係る耐火防護構造の要部を示す縦断面図である。図２(ａ)は本実施例で使用する耐火体の外層体を示す拡大断面図、図２(ｂ)は同耐火体の内層体を示す拡大断面図である。本考案に係る耐火防護構造の特殊耐火層を示す縦断面図である。アルミ箔テープで内層体を止着した状態を示す説明図である。ステンレスバンドで各外層体を締め付け固定した状態を示す説明図である。耐火接着剤で各外層体の継ぎ目部分をシールした状態を示す説明図である。耐火接着剤の塗布部分にアルミガラスクロステープを貼り付けた状態を示す説明図である。タッピングネジで外被体を固定した状態を示す説明図である。シーリング材で外被体の継ぎ目部分を塗布した状態を示す説明図である。本考案の耐火構造における１２００℃耐火燃焼試験の測定結果を示すグラフである。同耐火燃焼試験のＣＶ温度測定結果を示すグラフである。同耐火燃焼試験の時間経過毎の測定結果を示す表１である。同耐火燃焼試験の時間経過毎の測定結果を示す表２である。同耐火燃焼試験の時間経過毎の測定結果を示す表３である。

符号の説明

Ａ耐火防護構造
Ｂ被保護部材
Ｃ耐火体
Ｃ_１外層体
Ｃ_２内層体
１外被体
２セラミックウール
３水性のゲルパック
４セラミックウール
５半固体のゲルパック
６セラミックウール
７アルミガラスシート
８アルミ箔シート
９通気手段
10 隔壁体
11 アルミ箔テープ
12 ステンレスバンド
13 耐火接着剤
14 アルミガラスクロステープ
15 タッピングネジ
16 シーリング材

Claims

ビル、トンネル等の建築構造物内に設けられる電気・通信ケーブル等の被保護部材と、該被保護部材に設けられる耐火体とを備えてなる耐火防護構造において、
前記耐火体は、水蒸気やガス等の高温流体を前記被保護部材に向けて浸透若しくは拡散させないための隔壁体を備えたことを特徴とする耐火防護構造。
前記耐火体は、水蒸気やガス等の高温流体を外部に逃がすための通気手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の耐火防護構造。
前記耐火体は、少なくともセラミックブランケットと高流動性ゲルパックとの二層をアルミガラスシートで被装してなる外層体と、セラミックブランケットと低流動性ゲルパックとセラミックブランケットとの三層をアルミ箔シートで被装してなる内層体とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐火防護構造。
前記隔壁体は、耐熱性プラスチック、アルミガラスシート若しくはアルミ箔等の耐熱性材であることを特徴とする請求項１に記載の耐火防護構造。
前記通気手段は、外層体及び／又は内層体とからなる耐火体の長手方向若しくは径方向へ形成された通気孔であることを特徴とする請求項２に記載の耐火防護構造。
前記高流動性ゲルパックは、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなるフィルムで、水を高吸収性ポリマーで高流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックであることを特徴とする請求項３に記載の耐火防護構造。
前記低流動性ゲルパックは、外面からナイロン、アルミニュウム箔、ポリエチレンの三層からなるフィルムで、水を架橋ポリアクリル酸部分中和物で低流動性ゲル状に固めたものを耐熱圧着加工したパックであることを特徴とする請求項３に記載の耐火防護構造。