JP6016653B2

JP6016653B2 - シール構造

Info

Publication number: JP6016653B2
Application number: JP2013016642A
Authority: JP
Inventors: 室屋　格; 格室屋; 知和岩田; 康裕津村; 近藤　祐司; 祐司近藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: JP2014148998A

Description

本発明は、シール構造に関する。

従来から、建屋等の外壁を構成する壁部等の構造物には、建屋の内外に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔に配設部材を挿通することで建屋の屋外から屋内又は屋内から屋外への流体等の供給や排出を可能としている。この際、貫通孔と配設部材との間には、火災等が発生した際に貫通孔を介して火炎や煙等が流入することを防ぐために、貫通孔の内周面と配設部材の外周面との間の隙間に耐火シール材を設けたシール構造が構成されている。

このようなシール構造としては、例えば、特許文献１では、配設部材の周囲にウレタンフォーム等の保温材を巻き、その周りから部分的に熱膨張耐火シートを巻き付けている。さらに、熱膨張耐火シートに重ねて断熱シートを巻き付けている。そして、配設部材と貫通孔との間に防火シール材を注入し固定することでシール構造を構成する方法が開示されている。

このようなシール構造は、火災によって生じる火炎やガス等が貫通孔から流通してしまうことを防ぐだけではなく、火炎や熱によって保温材が溶融して失われることで隙間が再び生じたとしても、熱膨張性耐火シートを膨張させることによって隙間を閉塞させて火炎や煙の流入を防ぐことができる。

特開２０１１−１２２４１４号公報

しかしながら、このようなシール構造では、地震などの様々な原因によって、配設部材が構造物に対して相対移動しようとした場合、配設部材自体が構造物と耐火シール材等を介して固定されているため、わずかなずれでも、配設部材と耐火シール材との接着部分等に大きな負荷がかかってしまう。これは、上述した特許文献１のシール構造のように配設部材の周りに保温材や断熱シート等を巻きつけていても同様である。

その上、火災が発生する場合、火災だけが起こるのではなく、事前に大きな地震等が発生することによって火災が発生する場合がある。このような場合、地震の振動によって建屋だけでなく配設部材も大きく振動し、火災が発生する前に配設部材は貫通孔に対して大きく相対移動してしまう。そのため、貫通孔と配設部材との間に充填されるシール材は、貫通孔側ではなく配設部材側から剥離して地震によって火災が発生する前に間隙を生じてしまう。これにより、シール材によって閉塞されていた空間が後発的に開放されてしまい、貫通孔と配設部材との間隙を介して、火炎やガス等が流入してしまうという問題を有している。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、後発的に耐火シール材と配設部材との間に間隙が生じた場合でも耐火性を確保することが可能なシール構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係るシール構造は、壁部に形成された孔部を挿通するように軸線に沿って延びる配設部材と、該配設部材の外周面と前記孔部の内周面との間の空間を閉塞する耐火シール材と、該耐火シール材における前記軸線方向の少なくとも一方側に設けられ、前記配設部材と前記耐火シール材との境界に接する閉鎖空間を画成するカバーと、前記閉鎖空間に充填されて、前記配設部材と前記耐火シール材との境界に形成された間隙を経由して到達する熱により膨張することで、該間隙内に侵入する熱膨張耐火材と、を備えることを特徴とする。

このような構成のシール構造よれば、配設部材と耐火シール材との境界に接する閉鎖空間に熱膨張耐火材を設けておくことで、間隙が生じた際に、閉鎖空間は間隙の部分のみが開放されることとなる。そのため、熱膨張耐火材は、膨張した際に、カバーや配設部材よって進行を阻害されるため拡散しながら進行せずに、間隙内を進行するように制限することができる。これにより、熱膨張耐火材によって確実に間隙を塞ぐことができ、後発的に耐火シール材と配設部材との間に間隙が生じた場合でも耐火性を確保することが可能となる。

また、本発明の他の態様に係るシール構造は、前記孔部が壁部を貫通する貫通孔をなしており、前記耐火シール材は、前記貫通孔の前記軸線方向の一方側の開口を封止し、前記カバーが、前記孔部内で前記配設部材の外周面に固定され、前記耐火シール側に向かって開口するよう前記軸線に沿って延びる前記貫通孔の径よりも小さい有底円筒形状をなすことを特徴とする。

このような構成のシール構造よれば、閉塞部であるカバーが、貫通孔内に配置されていることで、壁部よりも突出することなく設置することができ、シール構造をコンパクトにすることが可能となる。

また、本発明の他の態様に係るシール構造は、前記カバーの前記軸線の径方向への変形を制限する制限部を有することを特徴とする。

このような構成のシール構造によれば、熱膨張耐火材が膨張することによってカバーが押し広げられるように変形しそうになっても、制限部によってカバーが変形することを制限することができる。これにより、カバーが変形して耐火シール材との間に隙間が生じ、熱膨張耐火材が漏れだすことを防止できるため、より確実に間隙を塞ぐことが可能となる。

本発明のシール構造によれば、配設部材と耐火シール材との境界に接する閉鎖空間に熱膨張耐火材を設けておくことで、間隙が生じた際に、熱膨張耐火材が間隙内を進行するように制限することができる。これにより、熱膨張耐火材によって確実に間隙を塞ぐことができ、後発的に耐火シール材と配設部材との間に間隙が生じた場合でも耐火性を確保することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係るシール構造を説明する横断面図である。本発明の第一実施形態に係るシール構造のカバーの施工方法を説明する斜視図である。本発明の第一実施形態に係るシール構造が地震を受けた状態を説明する横断面図である。本発明の第一実施形態に係るシール構造の熱膨張耐火材が膨張した状態を説明する横断面図である。本発明の第二実施形態に係るシール構造を説明する横断面図である。本発明の第二実施形態に係るシール構造が地震を受けた状態を説明する横断面図である。本発明の第二実施形態に係るシール構造の熱膨張耐火材が膨張した状態を説明する横断面図である。

以下、本発明に係る第一実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、第一本実施形態のシール構造は、建屋等の外壁を構成し孔部１３を有する構造物である壁部１０と、建屋等の屋内外に跨って孔部１３に挿通されている配設部材１と、孔部１３と配設部材１との間の空間を閉塞している耐火シール材２と、孔部１３内の耐火シール材２よりも軸線Ｏ方向の屋内側に配置される閉塞部３とを備えている。

壁部１０は、屋外側を向き鉛直面に沿って延在する表面１１と、屋内側を向き鉛直面に沿って延在する裏面１２と、表面１１から裏面１２に向かって軸線Ｏを中心とする円形状をなして壁部１０を貫通するよう形成された孔部１３である貫通孔（孔部）（以下、単に貫通孔１３とする）とを有している。
配設部材１は、貫通孔１３を屋内側及び屋外側にわたって挿通するように軸線Ｏに沿って延びている。本実施形態では、配設部材１として、軸線Ｏを中心とする円筒状をなして延在する配管が設けられている。

耐火シール材２は、配設部材１の外周面と貫通孔１３との内周面との間の空間に充填されて、貫通孔１３の軸線Ｏ方向の一方側である屋外側の開口を封止して、表面１１側から貫通孔１３の軸線Ｏ方向の中心部分まで充填されている。即ち、耐火シール材２は、配設部材１の外周面と貫通孔１３の内周面とに接着され固定されており、配設部材１と貫通孔１３との間の空間を閉塞している。ここで、配設部材１と耐火シール材２との接着部分を境界Ｂと称する。
なお、本実施形態で用いられる耐火シール材２は、公知の建築用シール材等が用いられれば良い。

閉塞部３は、貫通孔１３内の軸線Ｏ方向の他方側である屋内側に耐火シール材２と隣接して配置されている。閉塞部３は、配設部材１の周方向に配置される断熱材３２と、耐火シール材２の屋内側の面に隣接し断熱材３２上に固定されるカバー３１と、カバー３１と配設部材１と耐火シール材２とによって画成される閉鎖空間３ａの中に充填される熱膨張耐火材３３とを有している。

断熱材３２は、シート状をなしており、貫通孔１３の内部で耐火シール材２から離間して、配設部材１の外周面上に周方向にわたって巻きつけてられて固定されている。
カバー３１は、上部カバー３１１と、上部カバー３１１と組み合わされてカバー３１を形成する下部カバー３１２と、上部カバー３１１と下部カバー３１２とを固定する固定用ボルト３１３とを有している。カバー３１は、上部カバー３１１と下部カバー３１２とを組み合わせることで、軸線Ｏを中心とする有底円筒形状をなしており、耐火シール材２側に向かって開口した貫通孔１３よりも径の小さい形状となっている。カバー３１は、耐火シール材２に開口部分を押し付けるように貫通孔１３内に配置され、有底円筒形状の底部分の中心を挿通するように断熱材３２を介して配設部材１上に固定されている。そして、カバー３１は、配設部材１と耐火シール材２との境界Ｂの端部を覆うように内部に閉鎖空間３ａを画成している。

上部カバー３１１は、上部カバー３１１の底面をなす上部円板部３１１ｂと、上部カバー３１１の側面をなす上部円筒部３１１ａと、上部円板部３１１ｂに形成される上部固定孔３１１ｃとを有している。
上部円板部３１１ｂは、１８０度よりわずかに大きい優角（本実施形態においては例えば、２００°）をなす扇形の板材であり、内周面が外周面と同心円弧を形成している。
上部円筒部３１１ａは、１８０度よりわずかに小さい劣角（本実施形態においては例えば１６０°）をなす円弧を有する筒形状をなしており、上部円板部３１１ｂの外周面から軸線Ｏ方向の屋外側に向かって延出している。
上部固定孔３１１ｃは、上部円板部３１１ｂに形成される円形状の孔であり、径方向の同一直線上に上部円板部３１１ｂの中心を介して対称に二カ所配置される。

下部カバー３１２は、下部カバー３１２の底面をなす下部円板部３１２ｂと、下部カバー３１２の側面をなす下部円筒部３１２ａと、下部円板部３１２ｂに形成される下部固定孔３１２ｃとを有している。
下部円板部３１２ｂは、１８０度よりわずかに大きい優角（本実施形態においては例えば、２００°）をなす扇形の板材であり、内周面が外周面と同心円弧を形成している。
下部円筒部３１２ａは、下部円板部３１２ｂと同様の１８０度よりわずかに大きい優角（本実施形態においては例えば、２００°）をなす円弧を有する筒形状をなしており、下部円板部３１２ｂの外周面から軸線Ｏ方向の屋外側に向かって延出している。下部円筒部３１２ａは、上部円筒部３１１ａより下部円板部３１２ｂの板厚分だけ短く形成されている。

下部固定孔３１２ｃは、下部円板部３１２ｂに形成される円形状の孔であり、径方向の同一直線上に下部円板部３１２ｂの中心を介して対称に上部固定孔３１１ｃと対応するよう二カ所配置される。下部固定孔３１２ｃは、上部固定孔３１１ｃよりも小さい円形状なしており、内周面にネジが切られていることでボルトが固定可能となっている。
固定用ボルト３１３は、市販の公知のボルトが使用され、下部固定孔３１２ｃの大きさに合わせて適宜選択されて使用されれば良い。

熱膨張耐火材３３は、カバー３１と配設部材１と耐火シール材２とによって画成される閉鎖空間３ａ内に充填されている。熱膨張耐火材３３は、火炎等の熱によって膨張する公知の熱膨張耐火材３３が使用されれば良い。

ここで、カバー３１の施工方法について説明する。
図２に示すように、上部カバー３１１の上部円筒部３１１ａの内周面と下部カバー３１２の下部円筒部３１２ａの内周面とが配設部材１を介して対向し、下部カバー３１２は、上部カバー３１１に対して下部円板部３１２ｂが上部円板部３１１ｂの軸線Ｏ方向の貫通孔１３側にくるように軸線Ｏに沿って配置される。そして、上部円板部３１１ｂの内周面及び下部円板部３１２ｂの内周面が、配設部材１の外周面上に固定された断熱材３２上に対向するように重ねて組み合わされる。即ち、上部カバー３１１の上部円板部３１１ｂの内周面が断熱材３２に密着し、下部カバー３１２の下部円板部３１２ｂの内周面も断熱材３２に密着した状態で、下部円板部３１２ｂに上部円板部３１１ｂが覆いかぶさり、下部円筒部３１２ａの端面と上部円筒部３１１ａの端面とが合うように組み合わされている。上部カバー３１１と下部カバー３１２が組み合わされると、上部固定孔３１１ｃの位置と下部固定孔３１２ｃの位置とが対応しているために重なり貫通する。そのため、上部固定孔３１１ｃ側から固定用ボルト３１３を挿通し下部固定孔３１２ｃに固定することができる。そして、上部カバー３１１と下部カバー３１２とが組み合わされることで耐火シール材２側を開口し軸線Ｏを中心とする有底円筒形状をなすカバー３１が形成される。

次に、上記構成の第一実施形態のシール構造の作用について説明する。
上記のような第一実施形態のシール構造では、配設部材１と貫通孔１３との間の空間は、耐火シール材２が充填され閉塞部３を取り付けられた通常の状態では、耐火シール材２によって隙間なく閉塞されている。
しかし、図３に示すように、地震が発生し壁部１０の屋外側で火災が発生すると、まず地震によって配設部材１が振動し貫通孔１３に対して大きく相対移動をする。配設部材１が貫通孔１３に対して相対移動をすることにより、耐火シール材２が僅かに変形し配設部材１の外周面と耐火シール材２との接着部分である境界Ｂに負荷がかかり、境界Ｂから耐火シール材２が剥離する。即ち、配設部材１と耐火シール材２との境界Ｂに間隙Ｇが形成される。

その後、配設部材１と耐火シール材２との境界Ｂに間隙Ｇが形成されている状態で、壁部１０の屋外側で火災が発生する。そのため、間隙Ｇを経由して火炎による熱や煙等が屋内側に向かって侵入し始める。ここで、カバー３１と配設部材１と耐火シール材２とによって画成された閉鎖空間３ａは、耐火シール材２と配設部材１との境界Ｂに間隙Ｇが形成されていることで、間隙Ｇによって屋外側に向かって開放されている。これにより、閉鎖空間３ａに充填されている熱膨張耐火材３３は、間隙Ｇを経由して到達する火炎による熱によって膨張を開始する。

図４に示すように、膨張を開始した熱膨張耐火材３３は、間隙Ｇ内を配設部材１に沿って膨張しながら進む。そして、熱膨張耐火材３３が、間隙Ｇ内で膨張することで配設部材１と耐火シール材２との間隙Ｇが閉塞され、屋内側に火災による火炎や煙等が侵入することを防止できる。

上記のようなシール構造によれば、孔部である貫通孔１３と配設部材１との間に空間を閉塞するよう充填された耐火シール材２が、地震等によって後発的に配設部材１と剥離してしまい、配設部材１と耐火シール材２との間に間隙Ｇが生じた場合でも、間隙Ｇを経由して侵入してくる火炎の熱を利用して熱膨張耐火材３３によって間隙Ｇを閉塞することができる。つまり、配設部材１と耐火シール材２と境界Ｂに間隙Ｇが生じた際に、閉鎖空間３ａは、閉鎖空間３ａを画成するカバー３１及び配設部材１と接する面側は閉塞されたままで、耐火シール材２と接する面側の間隙Ｇの部分のみが開放されることとなる。そのため、熱膨張耐火材３３は、膨張した際に、カバー３１や配設部材１によって進行を阻害されるため拡散しながら進行せずに、間隙Ｇ内を屋外側に向かって進行することができる。これにより、熱膨張耐火材３３によって確実に間隙Ｇを塞ぐことができ、地震等によって後発的に耐火シール材と配設部材１との間に間隙Ｇが生じた場合でも耐火性を確保することが可能となる。

また、閉塞部３であるカバー３１が、貫通孔１３内に配置されていることで、壁部１０よりも突出することなく設置することができ、シール構造をコンパクトにすることが可能となる。そして、壁部１０から閉塞部３が突出しないため、耐火用のシール構造だけではなく、水密性を高める等の他の目的のシール構造をさらに設けることができる。
さらに、貫通孔１３の径よりも有底円筒形状をなすカバー３１の径を小さくすることで必要最低限の熱膨張耐火材３３によって、配設部材１と耐火シール材２との境界Ｂに形成された間隙Ｇを埋めることができる。

また、カバー３１が上部カバー３１１と下部カバー３１２に分離して構成されており、組み合わせることで有底円筒形状をなして閉鎖空間３ａを形成できるため、既設の配設部材１に対して事後的に容易にシール構造を設けることができる。これにより、既設の配設部材１に対しても、確実に孔部である貫通孔１３を閉塞することができる信頼性の高いシール構造を容易に設けることが可能となる。

さらに、カバー３１が、配設部材１と耐火シール材２との境界Ｂを覆うように閉鎖空間３ａを画成することで、境界Ｂに間隙Ｇが生じ、間隙Ｇを経由して煙等が侵入してきてもカバー３１によって遮断することが可能となり、火災の発生していない側である屋内側が煙等の火災の影響を受けることをより確実に防止できる。

次に、図５から図７を参照して第二実施形態のシール構造について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態のシール構造は、カバー３１の外周面が貫通孔１３の内周面に向かって変形することを制限する制限部３４を設ける点について、第一実施形態と相違する。

即ち、第二実施形態のシール構造は、第一実施形態と同様のカバー３１の外周面と貫通孔１３の内周面との間の空間を埋める制限部３４を備える。
制限部３４は、上部カバー３１１及び下部カバー３１２の外周面と貫通孔１３の内周面との間の空間に耐火シール材２と同様の材料を充填し、この空間を軸線Ｏの周方向にわたって埋めることで形成されている。

上記のようなシール構造によれば、熱膨張耐火材３３が膨張することによってカバー３１が押し広げられるように変形しそうになっても、カバー３１の外周面と貫通孔１３の内周面との空間が埋められているため、制限部３４によってカバー３１の外周面が抑えられ、貫通孔１３の内周面に向かって変形することを制限することができる。これにより、カバー３１が変形して耐火シール材２との間に隙間が生じ、熱膨張耐火材３３が漏れだすことを防止できるため、より確実に間隙Ｇを塞ぐことが可能となる。

また、カバー３１を取り付けた際に施工に不備があり、耐火シール材２とカバー３１との間に僅かな隙間が生じていた場合であっても、制限部３４によってカバー３１の外周面の径方向の外側の空間が埋められているため、熱膨張耐火材３３が膨張する際に漏れだすことを防止し、間隙Ｇが十分に閉塞されずに耐火性を確保できないことを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

なお、本実施形態では、建屋の壁部１０にシール構造を形成したが、これに限られるものではなく、建屋の床部や天井部にシール構造を設けても良い。
また、本実施形態では、挿入孔を壁面に設けられた貫通孔１３としたがこれに限られるものではなく、建屋の壁部１０等の構造物の表面１１から凹んで形成される凹部であっても良い。
さらに、孔部である貫通孔１３の軸線Ｏに直交する断面形状は円形をなしているが、他の断面形状であっても良い。
また、配設部材１は、円筒状をなす配管に限られるものではなく、例えば、断面が矩形状の配管であったり、配管ではなくケーブル等であったりしても良い。

Ｏ…軸線１０…壁部１１…表面１２…裏面１３…貫通孔（孔部）１…配設部材２…耐火シール材３…閉塞部３１…カバー３１１…上部カバー３１１ａ…上部円筒部３１１ｂ…上部円板部３１１ｃ…上部固定孔３１２…下部カバー３１２ａ…下部円筒部３１２ｂ…下部円板部３１２ｃ…下部固定孔３１３…固定用ボルト３２…断熱材３３…熱膨張耐火材３ａ…閉鎖空間３ａＧ…間隙Ｂ…境界３４…制限部

Claims

壁部に形成された孔部を挿通するように軸線に沿って延びる配設部材と、
該配設部材の外周面と前記孔部の内周面との間の空間を閉塞する耐火シール材と、
該耐火シール材における前記軸線方向の少なくとも一方側に設けられ、前記配設部材と前記耐火シール材との境界に接する閉鎖空間を画成するカバーと、
前記閉鎖空間に充填されて、前記配設部材と前記耐火シール材との境界に形成された間隙を経由して到達する熱により膨張することで、該間隙内に侵入する熱膨張耐火材と、
を備えることを特徴とするシール構造。
前記孔部が壁部を貫通する貫通孔をなしており、
前記耐火シール材は、前記貫通孔の前記軸線方向の一方側の開口を封止し、
前記カバーが、前記孔部内で前記配設部材の外周面に固定され、前記耐火シール材側に向かって開口するよう前記軸線に沿って延びる前記貫通孔の径よりも小さい有底円筒形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
前記カバーの前記軸線の径方向への変形を制限する制限部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシール構造。