JP4196247B2 - 耐火防音管構造 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、屋内に配管される耐火防音管構造に関する。詳細には優れた耐火性と防音性とを兼備し、かつ従来の耐火二層管と同じパイプスペースで配管することができる耐火防音管構造に関する。
背景技術
従来、耐火二重管１として、図８に示すような、塩化ビニル管２の外周に繊維モルタル管３を嵌挿したものがあり、この耐火二層管１を、例えば図７に示すように、床または天井あるいは壁のスラブ６に穿孔した貫通孔７に挿通し、貫通孔７と耐火二層管１との隙間にモルタル８を充填することで耐火対策がとられていた。
ところが、近年、ますます室内環境、居住空間の快適性が求められる中で、騒音対策についても大きくクローズアップされており、屋内に配管される耐火二層管においても耐火性に加えて防音性も要求されるようになった。
このような要望に応えるべく、図９に示すような耐火防音管１０が提案されている。この耐火防音管１０は、塩化ビニル管２の外周に繊維モルタル管３を嵌挿し、この繊維モルタル管３の外周面をグラスウール４で被覆し、さらにグラスウール４の外周をゴムシート５で被覆したものである。
ところが、この耐火防音管にあっては、十分な防音効果を得ようとする場合、例えばグラスウール４の厚みを１０．０〜２０．０ｍｍといった厚さにしなければならず、該耐火防音管１０が挿通する床または天井あるいは壁を構成するスラブ６の貫通孔７（パイプスペース）も、該耐火防音管１０の径に対応させて径太に穿孔しなければならなかった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、優れた耐火性と防音性とを兼備し、かつ従来の耐火二層管と同じパイプスペースで配管することができる耐火防音管構造を提供することを目的とするものである。
発明の開示
本発明は、屋内に配管される耐火防音管構造に関するものであって、前記屋内の床または天井あるいは壁を構成するスラブの貫通孔部分を、硬質樹脂管の外周に耐火層のみを設けた管構造とすると共に、前記貫通孔以外の部分を、前記耐火層の外周面に防音層を設けた管構造としたことを特徴としている。
このため、この耐火防音管構造にあっては、スラブの貫通孔部分が硬質樹脂管の外周に耐火層のみを設けた管構造となっているので、従来の耐火二層管と同じパイプスペースで配管することができる。
また、この耐火防音管構造において、貫通孔以外の部分は、前記耐火層の外周面に防音層を設けた管構造となっているので、管内を流体が流れるのに伴って生じる音が、室内に漏れ出るのが効率よく防止されるようになっている。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の耐火防音管構造を、図面に示した一実施の形態にしたがってさらに詳しく説明する。図１〜図３に示すように、本発明の耐火防音管構造２０は、前記屋内の床または天井あるいは壁を構成するスラブ３０の貫通孔３１部分に配される管構造２１と貫通孔３１以外の部分に配される管構造２２とからなる。
貫通孔３１部分の管構造２１は、硬質塩化ビニル樹脂管、ポリエチレン管、ポリプロピレン管、ポリブテン管などの硬質樹脂管２３の外周に耐火層２４のみを設けたものである。このため、貫通孔３１部分は、従来の耐火二重管と同じ径となるので、耐火二重管用の貫通孔３１（パイプスペース）をそのまま利用して配管することができる。尚、貫通孔３１部分における貫通孔３１と管構造２１との隙間には、従来の耐火二層管の場合と同様に、モルタルなどの耐火物質２５が充填される。
この管構造２１における耐火層２４としては特に限定されず、モルタル層、ガラス繊維層、金属繊維層、ロックウール層、あるいは金属粉やガラス粉末を樹脂で固めた複合耐火層など、従来公知のものを適用できる。図面の形態では、耐火層２４としてガラス繊維を補強用として混入させた繊維強化モルタル層を適用した。
貫通孔３１以外の部分の管構造２２は、前述の貫通孔３１部分の管構造の外周、すなわち耐火層２４の外周面に防音層２５を設けたものである。防音層２５としては、吸音層のほか、遮音層や制振層、防振層など、給排水騒音などの騒音をより効果的に低減化できるようなものであれば自由に追加して用いることができる。
尚、この場合、防音層を構成する各層の種類や積層順、各層の厚さや層の数など、防音層の素材や構造は、屋内における管の種類や使用状態を考慮して適宜決定するとよい。
この管構造２２は、例えば屋内の床または天井あるいは壁を構成するスラブ３００貫通孔３１に前述の管構造２１を配管した後に、該管構造２１の外周面に防音層２５を設けることで造り出すことができる。
この場合、防音層２５の外表面を、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの熱収縮性フィルムで覆っておいたならば、該熱収縮性フィルムを外側から加熱することで、熱収縮性フィルムが熱収縮して、防音層の外周面を締め付け、これにより熱収縮性フィルムが防音層２５に取り付けられると共に、前述の管構造２１及び防音層２５の一体化が計られることになり、前述の管構造２１と防音層２５との間、熱収縮性フィルムと防音層２５との間に接着剤や粘着剤を介在させる必要がなくなり、管構造２２を造り出すための作業効率を大幅に向上させることができる。
図面の形態では、防音層２５として、遮音性と吸音性とを兼備した発泡樹脂層、すなわち層内部２６と外皮部分２７とで発泡倍率が異なっており、前記外皮部分２７が未発泡若しくは低発泡となるように成形された発泡樹脂層を適用した。
この形態における防音層２５としての発泡樹脂層は、発泡構造をなす層内部が吸音層として機能し、未発泡若しくは低発泡の外皮部分が遮音層として機能するようになっており、これら層内部と外皮部分とによって、前記管内を流体が流れる際に生じる騒音が当該管外部の環境へ漏れ出るのを防止している。
この発泡樹脂層は、ウレタン、クロロプレン、スチレンブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、スチレンなどの従来より発泡成形用の高分子材料として用いられている樹脂をベースとし、これに発泡剤、触媒などを加えて発泡成形したものである。
この発泡樹脂層の厚みとしては３〜２０ｍｍの範囲が好ましい。というのは厚さが３ｍｍを下回ると、十分な吸音効果が得られなくなり、厚みが２０ｍｍを上回る場合には嵩高となってしまい、結果として、当該防音管部材を施工場所のスペース内に配管できないという事態を招く恐れがあるからである。
また発泡樹脂層の発泡倍率としては、良好な吸音性を確保するという点からは２〜５０倍が好ましい。またこの発泡樹脂層において遮音層として機能する外皮部分は、良好な遮音性を確保するため、０．１〜５ｍｍの厚みとするのが好ましい。
尚、外皮部分における遮音性を高めるため、発泡樹脂層中に炭酸カルシウム、タルク、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化チタン、バライト、酸化鉄、酸化亜鉛、グラファイトなどのフィラーを充填することもできる。
また、この発泡樹脂層には、発泡樹脂層における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合することもできる。発泡樹脂層中に配合する活性成分とは、該発泡樹脂層における双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものの双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分が含まれることで、発泡樹脂層における双極子モーメント量が飛躍的に増加するような成分をいう。
ここで、活性成分を配合した発泡樹脂層（防音層）における吸音性（防音性）と双極子モーメント量との間の関係について説明する。一般に発泡構造を持つ吸音材に音のエネルギーが加わったとき、音は気泡内を衝突しながら通り抜け、この際に摩擦熱として消費されて、その減衰が計られることは知られている。
本発明者らは、上述の音エネルギーの減衰メカニズムとは別の減衰メカニズムがあり、これらが共働して音エネルギーを減衰しているという理論を提唱している。すなわち、発泡樹脂層に音が衝突すると振動が発生する。このとき、図４に示すように発泡樹脂層４１内部に存在する双極子４２に変位が生じる。双極子４２に変位が生じるとは、発泡樹脂層４１内部における各双極子４２が回転したり、位相がズレれたりすることをいう。
図４に示すような音のエネルギーが加わる前の発泡樹脂層４１内部における双極子４２の配置状態は安定な状態にあると言える。ところが、図５に示すように、発泡樹脂層４１に音エネルギーが加わることで、発泡樹脂層４１内部に存在する双極子４２に変位が生じ、発泡樹脂層４１内部における各双極子４２は不安定な状態に置かれることになり、各双極子４２は、図４に示す安定な状態に戻ろうとする。
このとき、エネルギーの消費が生じるのである。こうした、発泡樹脂層表面における摩擦熱の発生と、発泡樹脂層内部における双極子の変位、双極子の復元作用によるエネルギー消費とを通じて、吸音効果が生じるものと考えられるのである。
上述の吸音効果が生じるメカニズムから、図４及び図５に示すような発泡樹脂層４１内部における双極子モーメントの量が大きくなればなる程、その発泡樹脂層４１の持つ吸音性能も高くなると考えられる。
このことから、前述の活性成分を配合することで、発泡樹脂層における双極子モーメントの量は、同じ条件の下で３倍とか、１０倍とかいった量に増加することになり、これに伴って、エネルギーが伝達されたときの双極子の復元作用によるエネルギー消費量も飛躍的に増大し、予測を遥かに超えた吸音性能が生じることになると考えられる。
このような作用効果を導く活性成分としては、例えばＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルスルフィドなどのベンゾチアジル基を持つ化合物、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を持つ化合物、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン（ＨＭＢＰ）、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシド（ＨＭＢＰＳ）などのベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上を挙げることができる。
前記活性成分の配合量としては、発泡樹脂層を構成する高分子１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合が好ましい。というのは、活性成分の配合量が前記範囲外の場合には、活性成分を配合したことによる吸音性の飛躍的な向上が見られないことになるからである。
上記の如く、活性成分が配合された発泡樹脂層は、双極子モーメントの量が飛躍的に増加し、もって優れた音エネルギーを吸収する性能を発揮するに至るのであるが、この発泡樹脂層における双極子モーメントの量は、図６に示すＡ−Ｂ間における誘電率（ε′）の差として表される。すなわち図６に示すＡ−Ｂ間における誘電率（ε′）の差が大きければ大きいほど、双極子モーメントの量が大きいということになる。
さて、図６は誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との間には、誘電損率（ε″）＝誘電率（ε′）×誘電正接（ｔａｎδ）といった関係が成り立っている。
本発明者は、吸音材料についての研究を通して、ここでいう誘電損率（ε″）が高ければ高いほど、エネルギー吸収性能（吸音性）も高いということを見い出したのである。
この知見に基づいて、上述の発泡樹脂層における誘電損率（ε″）を調べたところ、周波数１１０Ｈｚにおける誘電損率が５０以上であるとき、当該発泡樹脂層は優れたエネルギー吸収性能（吸音性）を有していることが解った。
【図面の簡単な説明】
図１は、屋内における本発明の耐火防音管構造の配管状態を示す断面図である。
図２は、本発明の耐火防音管構造における貫通孔部分の管構造を示す拡大断面図である。
図３は、本発明の耐火防音管構造における貫通孔以外の部分の管構造を示す拡大断面図である。
図４は、発泡樹脂層中の双極子の状態を示した模式図である。
図５は、発泡樹脂層に音エネルギーが加わったときの双極子の状態を示した模式図である。
図６は、誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との関係を示したグラフである。
図７は、従来の耐火二重管を示す拡大断面図である。
図８は、図７に示す耐火二重管の配管状態を示す断面図である。
図９は、従来の耐火防音管を示す拡大断面図である。

Claims (8)

1. 屋内に配管される耐火防音管構造であって、前記屋内の床または天井あるいは壁を構成するスラブの貫通孔部分を、硬質樹脂管の外周に耐火層のみを設けた管構造とすると共に、前記貫通孔以外の部分を、前記耐火層の外周面に防音層を設けた管構造としたことを特徴とする耐火防音管構造。
2. 前記耐火層が、繊維強化モルタルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の耐火防音管構造。
3. 前記防音層の外表面が熱収縮性フィルムで覆われていることを特徴とする請求項１記載の耐火防音管構造。
4. 前記防音層が、層内部と外皮部分とで発泡倍率が異なっており、前記外皮部分が未発泡若しくは低発泡となるように成形された発泡樹脂層であることを特徴とする請求項１または３記載の耐火防音管構造。
5. 前記発泡樹脂層中に、同発泡樹脂層における双極子モーメント量を増加させる活性成分が配合されていることを特徴とする請求項４記載の耐火防音管構造。
6. 前記発泡樹脂層中に配合されている活性成分が、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルスルフィドなどのベンゾチアジル基を含む化合物、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を持つ化合物、あるいは２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン（ＨＭＢＰ）、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシド（ＨＭＢＰＳ）などのベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項５記載の耐火防音管構造。
7. 前記活性成分が発泡樹脂層を構成する高分子１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合で配合されていることを特徴とする請求項５または６記載の耐火防音管構造。
8. 前記発泡樹脂層の周波数１１０Ｈｚにおける誘電損率が５０以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の耐火防音管構造。

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