JP3824852B2 - ウォータースクリーン装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防火シャッターや防火扉等を用いずに、防火区画の形成が可能になるウォータースクリーン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築或いは土木等によって構築された建造物内の空間部には、出火空間から隣接する空間への火災拡大を防止するために、空間部を複数部分に区画する防火区画が形成される。
このような建造物内にあって防火区画は、建造物の躯体、即ち、各階層を仕切るスラブや、各階層毎の空間を仕切る壁を耐火構造にしたりして構築される。このうち防火壁に設けられる出入口用開口部には、防火シャッター、防煙・防火スクリーン、ウエットスクリーン（スクリーンに水噴霧を行って耐火性能を発揮させるもの）等を設けて、開閉可能な防火区画を構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した防火シャッターや防火扉等は、重量や寸法の大きな固定設備であるため、建物躯体への負担が大きく、平面設計の自由度を低下させる要因となっていた。
そして、防火シャッターや防火扉等は、火災により発生する熱や煙を区画内に閉じ込め、区画外に流出させないため、火災発生時に区画内は高温となり、防火区画を構成する防火壁が高温となって避難や消火の障害となることがあった。
また、防火区画内は火災による黒煙が充満し、視界が悪くなるため、防火区画内の様子を窺い知ることができず、避難や消火の障害となった。
さらに、防火シャッターや防火扉の閉鎖部分に物が置かれていた場合には、シャッター等が完閉できないことから、防火区画が形成されず、火災の拡大する危険があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、自由度の高い平面計画が可能になるとともに、より安全な避難計画が可能になり、しかも、火災空間を冷却して熱移動を軽減することのできるウォータースクリーン装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係わるウォータースクリーン装置は、建造物内の空間部に、防火区画を形成するウォータースクリーン装置であって、不燃材料からなり通路を挟む両側に設けられて天井との間に上部開放空間が形成される一対の起立防火壁と、前記空間部の略中央部に沿って天井懐で連続して設けられ該天井懐の内部上面と前記天井との間に垂設される防火区画部材と、該防火区画部材を挟み前記空間部に沿って設けられ所定水圧の水が給水される一対の水噴霧配管と、該水噴霧配管に接続され前記一対の起立防火壁のそれぞれに沿って複数列で設けられ個々が該起立防火壁直上へ水噴霧を行う水噴霧ヘッド群とを具備したことを特徴とする。
【０００５】
このウォータースクリーン装置では、空間部の両側に一対の起立防火壁が設けられ、起立防火壁直上の上部開放空間が水噴霧によって遮蔽され、防火区画が形成される。このため、防火壁、防火シャッター、防火扉等を使用せずに防火区画が形成でき、自由度の高い平面計画が可能になる。また、防火シャッターを閉鎖した場合に比べ、視界及び行動に対しての障害がなく、避難方向を容易に把握させることができ、より安全な避難計画が可能になる。このことは、効率的な消防活動も可能にする。さらに、火災が発生した場合には、水噴霧ヘッド群から放水される水噴霧によって、火災空間が冷却され、隣接区画への輻射及び対流熱伝達等の熱移動が軽減される。また、天井内に水噴霧配管を設けるのみで構築が可能なので、天井懐高を小さく抑止することができる。
【０００６】
このウォータースクリーン装置では、起立防火壁に沿って例えば二列で設けられた個々の水噴霧ヘッドが規則性のもの例えば千鳥状に配置され、各水噴霧ヘッドが、対向する列の隣接する二つの水噴霧ヘッドの間に配置される。従って、各水噴霧ヘッドから円錐状に放水される水噴霧の重なりが少なくなり、必要最小数の水噴霧ヘッドで最大限のウォータースクリーンが形成可能になる。
【０００７】
さらに又ウォータースクリーン装置は、前記水噴霧ヘッド群が、前記天井面に設けられた遮蔽物例えば蓋によって覆われ、該蓋の開放によって前記内部空間に露出されることを特徴とする。
【０００８】
このウォータースクリーン装置では、通常時、水噴霧ヘッド群が、天井面に設けられた蓋によって覆われ、放水時、蓋が開放されることで、水噴霧ヘッド群が露出されて、放水可能な状態となる。即ち、通常時には、水噴霧ヘッド群が露出しないので、天井面の美感を損ねることがない。
【０００９】
又このウォータースクリーン装置では、前記起立防火壁が、不燃材料からなるローパーテションであることを特徴とする。
【００１０】
斯るウォータースクリーン装置では、不燃材料からなるローパーテションが起立防火壁として用いられ、空間部の位置設定が普遍的に設定され、且つ空間部へ可燃物が置かれることの防止が可能になる。
【００１１】
さらにウォータースクリーン装置は、前記起立防火壁が、不燃材料からなる収納用キャビネットであることを特徴とする。
【００１２】
このウォータースクリーン装置では、不燃材料からなる収納用キャビネットが起立防火壁として用いられ、空間部の位置設定が普遍的に設定され、且つ空間部へ可燃物が置かれることの防止が可能になるとともに、収納スペースも同時に確保可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウォータースクリーン装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るウォータースクリーン装置の空間部直交方向の断面図、図２は図１に示したウォータースクリーン装置の空間部と平行な方向の断面図、図３は天井懐の断面図、図４は吹抜を有するフロアーに設置されたウォータースクリーン装置の平面図、図５は吹抜の無いフロアーに設置されたウォータースクリーン装置の平面図、図６は水噴霧ヘッド群を覆う蓋の設けられた天井の断面図、図７は天井に垂設される防火区画部材の断面図、図８は凹部天井の断面図である。
【００１４】
建造物（例えば、高層オフィスビル）１の内部空間３には、防火区画を形成するウォータースクリーン装置４が設けられている。図４に示すように、内部空間３の中央部には三角形状の吹抜５が設けられる。吹抜５の周囲には周回路７が設けられる。吹抜５の各辺には事務室９、１１、１３が設けられる。内部空間３の各隅部にはエレベータホール１５、１７、１９が設けられる。ウォータースクリーン装置４は、例えば、この各エレベータホール１５、１７と、周回路７とをむすぶ通路２１に設けられている。
【００１５】
この他、ウォータースクリーン装置４は、図５に示すように、吹抜５に代えて中央部に応接室２３の設けられる内部空間２５の場合には、周回路７と、この周回路７に繋がる三つの通路２１、２１、２１とに亘って設けられてもよい。
【００１６】
図１に示すように、ウォータースクリーン装置４は、建造物内の空間部例えば通路２１を挟む両側に、一対の起立防火壁２７、２７を有する。この起立防火壁２７は、連続して設けられる。起立防火壁２７は、不燃材料からなり、天井２９との間に上部開放空間３１を形成する。この起立防火壁２７は、不燃材料からなるローパーテションとすることができる。また、起立防火壁２７は、不燃材料からなる収納用キャビネットであってもよい。要するに、不燃材料からなり、通路２１の位置設定が普遍的に設定され、且つ通路２１へ可燃物が置かれることの防止できるものであればよい。なお、収納用キャビネットが起立防火壁として用いられた場合には、収納スペースも同時に確保されることになる。
【００１７】
内部空間３は、下階のスラブ３３と、上階スラブ３５との間に形成される。内部空間３の上部は、天井２９と、上階スラブ３５とによって形成される天井懐３７となっている。図３に示すように、この天井懐３７には内部上面（上階スラブ３５の下面）と天井２９との間に防火区画部材３９が垂設されている。この防火区画部材３９は、通路２１の幅の略中央部に沿って、天井懐３７で連続して設けられている。従って、天井懐３７において、通路２１を横断しようとする延焼は、この防火区画部材３９によって阻止されることになる。
【００１８】
天井懐３７には、防火区画部材３９を挟み一対の水噴霧配管４１、４１が設けられている。水噴霧配管４１、４１は、天井懐３７で通路２１に沿って配管されている。水噴霧配管４１は、上階スラブ３５にスタッドボルト４３等によって吊持される。この水噴霧配管４１は、単独の給水系統でもよく、また、別途に設けられているスプリンクラー系統と同系統としてもよい。なお、図３中、４２は照明器具を示す。
【００１９】
この水噴霧配管４１、４１には複数の水噴霧ヘッド４５が接続され、水噴霧ヘッド４５は天井２９の軽天下地４６に固定されて天井２９下面で露出されている。これら複数の水噴霧ヘッド４５は、水噴霧ヘッド群４７を構成している。水噴霧ヘッド４５は、一対の起立防火壁２７、２７のそれぞれに沿って二列で天井２９面に設けられ、個々が起立防火壁２７、２７の直上へ水噴霧を行うようになっている。水噴霧ヘッド４５は、円錐状、又は扇状の水噴霧を可能にするものが用いられる。水噴霧ヘッド４５からの放水は、スプリンクラー等の消防設備の作動に合わせて行う他、煙感や熱感知センサーの情報で作動させたり、水噴霧ヘッド４５近傍の温度が７０℃を超えた場合等に、建築条件に合わせて行われる。
【００２０】
一対の起立防火壁２７、２７のそれぞれに沿って二列で設けられたこの水噴霧ヘッド４５は、例えば千鳥配置される。水噴霧ヘッド４５は、千鳥配置されることにより、対向する列の隣接する二つの水噴霧ヘッド４５の間に配置される。従って、各水噴霧ヘッド４５から円錐状に放水される水噴霧４９の重なりが少なくなり、必要最小数の水噴霧ヘッド４５で最大限のウォータースクリーン５１が形成可能になっている。
【００２１】
水噴霧ヘッド群４７の取り付けられる天井２９の構造は、種々の形態で構成することができる。例えば図６に示すように、水噴霧ヘッド群４７は、天井２９に設けられた蓋５３によって覆われ、蓋５３の開放によって天井２９下の内部空間３に露出されるものとすることができる。このような形態をとることにより、通常時、水噴霧ヘッド群４７が、天井２９面に設けられた蓋５３によって覆われ、放水時、蓋５３が開放されることで、水噴霧ヘッド群４７が露出されて、放水可能な状態となる。即ち、通常時には、水噴霧ヘッド群４７が露出しないので、天井２９面の美感を損ねることがない。
【００２２】
また、防火区画部材３９は、図７に示すように、天井懐３７から天井２９を貫通して、天井２９の下面から垂設されるものであってもよい。このような形態をとることにより、防火区画部材３９による防火区画と、水噴霧ヘッド群４７から放出されたウォータースクリーン５１による防火区画とが鉛直方向で重なり、防火区画部材３９が天井懐３７のみに設けられる場合に比べて、天井２９下面における防火性能が高められることになる。
【００２３】
また、水噴霧ヘッド群４７は、図８に示すように、他の天井２９面より高く形成された凹部天井５５に設けられるものであってもよい。この場合、凹部天井５５は、通路２１に沿って形成される。このような形態をとることにより、水噴霧ヘッド群４７が天井２９面より高い位置に配置されることになる。従って、天井２９からは既に拡大した水噴霧４９が放出されることになり、密度の高いウォータースクリーン５１が天井２９の直下から形成可能になり、天井２９下面における防火性能が高められることになる。
【００２４】
次に、上記したウォータースクリーン装置４の作用を説明する。
通路２１に隣接した事務室９、１１、１３のいずれかに火災が発生し、熱感知器が作動すると、水噴霧配管４１、４１への供給水が加圧され、各水噴霧ヘッド４５から放水が行われる。水噴霧ヘッド４５から放水された水噴霧４９は、起立防火壁２７、２７に放射されることになる。つまり、起立防火壁２７、２７の上端と天井２９との間の上部開放空間３１は、ウォータースクリーン５１によって遮断される。
【００２５】
従って、上階スラブ３５と下階のスラブ３３との間の内部空間３には、天井懐３７の防火区画部材３９と、ウォータースクリーン５１と、起立防火壁２７、２７とによって連続した鉛直方向の防火区画が形成されることになる。
【００２６】
ウォータースクリーン５１は、水噴霧粒子の浮遊、気化効果（作用）により火災熱流、輻射熱を遮断する。即ち、通路２１を挟む一方の事務室９から他方の事務室１１への延焼が阻止されることになる。これにより、防火シャッター、防火扉によらない防火区画の形成が可能になる。
【００２７】
また、火災が拡大する主原因は、火災から発生する熱気流と輻射熱により、出火点以外の場所にある可燃物が高温となり発火することにある。上記のウォータースクリーン装置４は、水噴霧ヘッド群４７で放水される微細水噴霧の熱容量が小さい上、体積・表面積比が大きいため、火災気流に接触した際、瞬時に気化し、高温の火災気流を危険のない温度まで冷却することが可能になる。
【００２８】
同時に、気化しなかった水噴霧粒子が、防火区画内に浮遊しながら沈降することにより、輻射熱の吸収散乱を行い、フラッシュオ一バーを防止するとともに、防火区画周辺の温度を火災拡大の危険のないレベルに保つ。
【００２９】
また、ウォータースクリーン装置４は、浮遊しながら沈降する噴霧粒子が、火災により発生する煙を吸着しながら落ち、防火区画内の黒煙を除去するため、視認性を高める効果もある。さらに、火災気流を冷却するため、排煙口に接続される排煙ダクトの煙温度上昇を防止し、継続的な排煙を可能にするとともに、ダクト断熱処理の簡素化も可能にする。
【００３０】
このように、上記のウォータースクリーン装置４によれば、防火壁、防火シャッター、防火扉等を使用せずに防火区画が形成でき、自由度の高い平面計画が可能になる。また、防火シャッターを閉鎖した場合に比べ、視界及び行動に対しての障害がなく、避難方向を容易に把握させることができ、より安全な避難計画が可能になる。このことは、効率的な消防活動も可能にする。さらに、火災が発生した場合には、水噴霧ヘッド群４７から放水される水噴霧４９によって、火災空間が冷却され、隣接区画への輻射及び対流熱伝達等の熱移動が軽減される。また、天井懐３７に水噴霧配管４１、４１を設けるのみで構築が可能なので、天井懐３７高を小さく抑止することができる。そして、ウォータースクリーン装置４は、特に、高圧差のある室内での区画、方立やくぐり戸が設けられないような、ワンルームにおける防火区画の形成に好適に用いることができる。
【００３１】
【実施例】
次に、上記と同様に構成したウォータースクリーン装置を用い、火災区画から隣接区画への火災拡大防止性能を検証した結果を説明する。評価には、輻射熱流束の遮断率、天井近傍の高温煙層の性状を用いた。
図９はウォータースクリーンの輻射に対する遮断率と発熱速度との相関を表すグラフ、図１０は天井温度と火源からの距離との相関を表すグラフである。なお、図１０中のＦ列、Ｍ列は、水噴霧ヘッドの設置列を表す。
【００３２】
〔実験の諸条件〕
通路幅は、１．６ｍとした。
火皿は、通路の中心から通路直交方向に、３ｍの位置に設置した。
起立防火壁としては、幅６．３ｍ、高さ７０ｃｍの不燃ローパーテションを用いた。
水噴霧ヘッド群の中間の天井には、３０ｃｍの不燃性垂壁を１列設置した。
水噴霧ヘッドのピッチは、１ｍとし、千鳥配列とした。
天井面及び熱火皿内の温度測定には、Ｋ型熱電対を用いた。
【００３３】
実験手順としては、点火棒により火皿に点火し、３分後に水噴霧ヘッド群からの放水を開始した。
点火から６分後に、燃え尽きによる火皿の鎮火とともに放水を停止した。
【００３４】
これらの条件により、水噴霧ヘッド群からの放水圧力を一定とし、発熱速度を変化させた場合の遮断率が図９に示されている。
図９から分かるように、面火源と線火源で違いが認められず、１列放水と２列放水で遮断率に大きな差が出ている。即ち、総放水量が増えることにより、遮断率が上昇することが分かった。
【００３５】
天井近傍温度は、図１０に示すように、放水後に、ウォータースクリーンの背後では、温度上昇が抑制され、予測温度とほぼ一致することが分かった。即ち、ウォータースクリーン装置によって形成される防火区画が、実用性を有することが確認できた。なお、図１０中、Ｘ軸とは、通路に直交方向の軸を言う。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るウォータースクリーン装置によれば、一対の起立防火壁を通路の両側に設け、起立防火壁直上へ水噴霧を行う複数列の水噴霧ヘッド群を、起立防火壁に沿うようにして天井面に設けたので、防火区画形成のために、防火壁、防火シャッター、防火扉を設けなくてもよく、自由度の高い平面計画を可能にすることができる。また、起立防火壁上方の上部開放空間が、水噴霧によって遮蔽されるので、防火シャッターを閉鎖した場合に対し、視界及び行動が遮られることがなく、避難方向を容易に把握させることができ、より安全な避難計画が可能になる。そして、このことは、効率的な消防活動も可能にする。さらに、火災が発生した場合には、水噴霧ヘッド群から放水される水噴霧粒子によって、火災空間を冷却する効果があり、隣接区画への輻射及び対流熱伝達等の熱移動を軽減することができる。また、天井懐には水噴霧配管を設けるのみでよいため、天井懐高を小さく抑えることができ、有効利用空間を広く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウォータースクリーン装置の空間部（通路）直交方向の断面図である。
【図２】図１に示したウォータースクリーン装置の通路と平行な方向の断面図である。
【図３】天井懐の断面図である。
【図４】吹抜を有するフロアーに設置されたウォータースクリーン装置の平面図である。
【図５】吹抜の無いフロアーに設置されたウォータースクリーン装置の平面図である。
【図６】水噴霧ヘッド群を覆う蓋の設けられた天井の断面図である。
【図７】天井に垂設される防火区画部材の断面図である。
【図８】凹部天井の断面図である。
【図９】ウォータースクリーンの輻射に対する遮断率と発熱速度との相関を表すグラフである。
【図１０】天井温度と火源からの距離との相関を表すグラフである。
【符号の説明】
１…人工工作物、３…内部空間、４…ウォータースクリーン装置、２１…空間部（通路）、２７…起立防火壁、２９…天井、３１…上部開放空間、３７…天井懐、３９…防火区画部材、４１…水噴霧配管、４７…水噴霧ヘッド群、５３…遮蔽板（蓋）、５５…凹部天井

Claims (4)

1. 建造物内の空間部に、防火区画を形成するウォータースクリーン装置であって、
   不燃材料からなり天井との間に上部開放空間を形成した状態で前記空間部を挟む両側に設けられた一対の起立防火壁と、
   前記空間部に沿って設けられ所定水圧の水が給水される一対の水噴霧配管と、
   該水噴霧配管に接続され前記一対の起立防火壁のそれぞれに沿って天井面に設けられ個々が当該起立防火壁の直上へ水噴霧を行う水噴霧ヘッド群と
   を具備したことを特徴とするウォータースクリーン装置。
2. 前記空間部は通路であり、当該通路を挟む両側に前記起立防火壁が連続して設けられていることを特徴とする請求項１記載のウォータースクリーン装置。
3. 前記空間部の略中央部に沿って防火区画部材が垂設されたことを特徴とする請求項１又は２記載のウォータースクリーン装置。
4. 前記水噴霧ヘッドは、円錐状、又は扇状の水噴霧を可能にするものが用いられることを特徴とする請求項１又は２記載のウォータースクリーン装置。

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