JP6300975B2

JP6300975B2 - 耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管

Info

Publication number: JP6300975B2
Application number: JP2017039194A
Authority: JP
Inventors: 裕之久保田; 貞治大木田
Original assignee: フネンアクロス株式会社
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2037-03-02
Also published as: JP2017180827A

Description

本発明は、排水管継手に接続するための受け口形の接続端部を備えた耐火二層管すなわち内管を構成する合成樹脂製の排水縦管の外周を繊維混入モルタル製の耐火性の外管で被覆した二層構成の管であって火災の際には排水管路を閉塞して火災の被害の拡散を防止するための耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した形式の耐火二層管に関する。

従来、高層住宅の床スラブなどの防火区画を貫通して設けられる合成樹脂製の管を使用した管路には、火災時に防火区画を介して火災の被害が上層階へ波及しないように管路を閉塞する手段を設けることが防災上要望されている。この要望を満足するため、例えば高層住宅の床スラブに耐火二層管継手や鋳鉄製継手などの不燃性の排水管継手を埋設し、この継手に合成樹脂から成る可燃性の排水縦管を接続して管路を構成する場合、排水管継手の接続口の周囲に耐火性の熱膨張材を収容した保持具を設け、火災の際には、火災の熱で軟化した排水縦管を膨張する熱膨張材により押し潰して管路を閉塞するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１のものは継手に係るもので、耐火二層管に関するものではなく、排水管継手の受け口形に構成した接続端部へ排水縦管の挿し口形の接続端部を挿入する接続構造を有し、熱膨張材は排水管継手により排水縦管を押し潰せるように保持金具で継手に取り付けられている。

一方、排水管継手と排水縦管の接続構造として、図１に示すように、鋳鉄製の排水管継手ｃの接続端部ｄを雄型に形成し、この接続端部ｄを受け口形に形成した合成樹脂製の排水縦管ａの接続端部ｂに嵌入する構造も知られているが、この場合は受け口形の接続端部ｂの内側に筒型のゴムリングｅを設けて配管の接続部の水密性を維持する必要があり、火災の際に管路を閉塞する耐火性の熱膨張材ｇは、排水縦管ａの外周で且つ接続端部ｂよりも下方で排水縦管ａを押し潰し可能な位置に保持金具ｆにより保持して設け、火災の際には、図２のように該熱膨張材ｇが排水縦管ａを押し潰して管路が閉塞されるようになっている。この受け口形の形状は、直管の排水縦管の端部を加熱して治具により押圧拡大して形成されるもので、排水縦管ごとに受け口の寸法が多少異なっており、そのため保持金具ｆとの間に隙間が生じている。また、この接続構成では、火災の熱でゴムリングｅが燃えてしまうと、金具ｆと継手ｃとの間に隙間が生じ、この隙間ｈから火災の熱風が継手ｃ内へと吹き込むことが考えられ、これは上層階へ被害をもたらすので好ましくない。なお、この例の排水縦管ａは部分的に保持金具ｆで覆われたにすぎない合成樹脂製の単管であって繊維混入モルタル製の外管で覆われた耐火二層管ではないから、排水縦管ａ内を流れる排水により生じる騒音は防げない。保持金具ｆは、排水縦管ａが火災で溶融しても落下しないように支持部材ｉにより床スラブｊに固定される。

これらの従来例における耐火性の熱膨張材は、その取り扱いを容易にし且つ熱膨張時に分散しないように塊状を維持するために、酸化処理した黒鉛粉末などの熱膨張原料に加硫ゴムなどの比較的高価な添加物を添加してシート状やリング状に成形加工したもので、コストがかかり、添加物を含むので熱膨張率も低くなり熱膨張材の体積も大きくなるという不都合がある。本件特許出願人は、先に前記熱膨張材に代わるものとして内三つ折りしたアルミ箔のテープ内に酸化処理した黒鉛粉末等の熱膨張原料を封入した帯状袋の構成とし、高倍率の膨張が得られ安価で体積も小さくなるという利点が得られるものを提案した（特許文献２）。

特許第４９０７４９９号特許第５４５１０６４号

上記した受け口形の接続端部を有する排水縦管を火災の際に押し潰して管路を閉塞する構成とするには、排水縦管を排水管継手に接続するだけでなく接続端部の周囲を囲って熱膨張材を保持した保持金具を取り付ける作業が必要であり、接続作業が複雑で時間が掛かるので配管コストが高くなる不都合が生じ、また配管作業に必要となる部品点数が多いので部品管理が煩わしく、被覆のない裸状態の合成樹脂製の排水縦管は耐火二層管よりも遮音性が大幅に悪いという欠点があった。さらに上記排水縦管の受け口形の接続端部の寸法誤差が大きいので、接続端部と保持金具との間に隙間が生じて外気が浸入し易く、そのため気温の変化により排水管の周面に結露が生じ、これが保持金具内の熱膨張材を変質させてしまう不都合があった。

こうした欠点、不都合を解消する手段として、発明者等は、建築構造物の床スラブを上下に貫通して設けられる不燃性の排水管継手の下方の接続端部を受容する受け口形の接続端部を上部に備えると共に該受け口形の接続端部内には排水管継手との間をシールするゴムリングを備えた合成樹脂製の排水縦管と、火災の熱により膨張して該接続端部を閉塞する該受け口形の接続端部のくびれ部の外周を周回して配設された酸化処理黒鉛粉末等の耐火性熱膨張粉末原料を封入した帯状袋と、該受け口形の接続端部の周面及び該帯状袋を被覆する短筒状の繊維混入モルタル層と、該排水縦管の該受け口形の接続端部及び排水縦管の下端部分を除いた部分を被覆した繊維混入モルタル製の直管と、を有する耐火二層管であって、該短筒状の繊維混入モルタル層を該接続端部の周囲に射出成型により形成し、火災により合成樹脂製の排水縦管が溶損してもこの繊維混入モルタル層が落下しないように支持部材により床スラブに支持させることを考えた。

しかし、該接続端部の周囲に射出成型により該短筒状の繊維混入モルタル層を形成する工程が大掛かりになり、支持部材を床スラブに取り付ける作業にかなりの時間が掛かって好ましくなく、該繊維混入モルタル層が火災の際にひび割れして満足な閉塞を実行できなくなるという事態も想定された。

本発明は、高倍率で熱膨張する熱膨張粉末原料を内蔵した耐火二層管を不燃性の排水管継手に受け口形の接続端部を接続するだけで特別な支持部材を要することなく配管作業を終えることができ、遮音性も良好で安価に製作可能な受け口形の接続端部を有する耐火二層管を提供することを課題とするものである。

本発明では、上記課題を解決すべく、建築構造物の床スラブを上下に貫通して設けられる不燃性の排水管継手の下方の接続端部を受容する受け口形の接続端部を上部に備えると共に該受け口形の接続端部内には排水管継手との間をシールするゴムリングを備えた合成樹脂製の排水縦管と、火災の熱により膨張して該接続端部を閉塞すべく該受け口形の接続端部のくびれ部の外周を周回して配設された酸化処理黒鉛粉末等の耐火性熱膨張粉末原料を封入した帯状袋と、該受け口形の接続端部の周面及び該帯状袋を被覆する短筒状の繊維混入モルタル層と、該排水縦管の該受け口形の接続端部及び排水縦管の下端部分を除いた部分を被覆する繊維混入モルタル製の直管と、を有する耐火二層管であって、該短筒状の繊維混入モルタル層の周面を該モルタル層の破損を防止する耐火性の金属筒で覆い、該短筒状の繊維混入モルタル層の下端面を該直管の上端面に直接または間接的に載置した。該帯状袋はアルミ箔のテープの内側に粘着剤を塗布し、その上に耐火性熱膨張粉末原料を散布したのち内三つ折りした構成を有し、該帯状袋の折片側の面を上記くびれ部に当接させて取り付けることが好ましい。また、アルミ箔テープを用いて該帯状袋を製作すると、該粉末原料の膨張を妨げず且つ水密性が良好になるが、アルミ箔テープは破れ易くその製作時における破れを防止するため帯状袋の周面の一部あるいは全部をクラフト紙などの紙製被覆材で被覆することが好ましい。該金属筒の口縁には該短筒状の繊維混入モルタル層の上端面と係合する可撓性の爪片を形成して該金属筒を繊維混入モルタル層に一体に取付けされる。また、上記短筒状の繊維混入モルタル層の上下両端面に、火災の熱により膨張して繊維混入モルタル層と排水管継手との隙間を塞ぐ耐火性熱膨張材から成る目地リングを設け、これらの目地リングを上記金属筒の上下の口縁に設けた可撓性の爪片により抱え込んだ状態で該上下両端面上に固定すると製作が容易になる。

本発明において使用した帯状袋には少ない分量で大きく膨張する耐火性熱膨張粉末原料が封入されており、分量が少ないから帯状袋は薄手で柔軟性を持ち、潰しやすい受け口形の接続端部のくびれ部の曲面に沿わせて取付けできる。該帯状物の周面を覆って、火災時の該原料の熱膨張方向を排水縦管を押し潰す方向へ導くための短筒状の繊維混入モルタル層が設けられるが、このモルタル層は一般的な成型機により短筒状に成形し硬化して安価に製造されたものを排水縦管に挿通することで簡単に組立できる。この短筒状の繊維混入モルタル層は、その肉厚が薄いと耐火性熱膨張粉末原料の熱膨張力により破損することがあるが、該モルタル層の周面を耐火性の金属筒で覆うことでその破損を防止でき、またモルタル層を薄くできるから粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管全体が軽量化される。火災の熱で、ゴムリングやその付近の合成樹脂製の接続端部が溶損すると、その周囲の短筒状の該モルタル層が遊動状態になって落下し、その結果該原料の熱膨張による該接続端部の閉塞作用が営めなくなる。この落下を防止するため、床スラブに固定した支持部材で該モルタル層を支持することを考えたが、これは前記したように作業時間が掛かるなどの好ましくない点があり、本発明においては、該短筒状の繊維混入モルタル層の下端面を繊維混入モルタル製の直管の上端面に直接または間接的に載置し、前記のように排水縦管が溶損しても該モルタル層は該上端面に支えられ、特別な支持部材を設けることなくその落下を防止できる。また、火災のない通常時は、遮音性の良い直管とモルタル層が排水縦管を覆っているのでその内部を流通する排水騒音を遮断できる。

該帯状袋は、アルミ箔のテープの内側に粘着剤を塗布し、その上に耐火性熱膨張粉末原料を散布したのち該テープを内三つ折りした構成とし、該帯状袋の折片側の面を上記くびれ部に当接させて取り付けたものであるから、比較的柔軟でくびれ部の曲面に適合させやすく、また、該原料は三つ折りされたアルミ箔テープの中央部に一様に分散しているのでテープを押し開いて均一で強力な熱膨張が得られ、接続端部の確実な閉塞が行える。この帯状袋の周面の一部又は全部をクラフト紙などの紙製被覆材により被覆しておくと、耐火二層管として組立時にテープが破損することを防止できる。

該短筒状の繊維混入モルタル層の周面を覆う耐火性の金属筒は、耐火性熱膨張粉末原料は大きな熱膨張力を伴って膨張し、該モルタル層を薄く軽量化すると膨張力で破損することが防止され、該金属筒の口縁に設けた可撓性の爪片を該モルタル層の端面に係合させることで簡単に金属筒とモルタル層を一体に組立できる。該モルタル層の上下両端面に、火災の際に該モルタル層と排水管継手との間の隙間を埋める耐火性熱膨張材から成る目地リングを設けることが好ましいが、この場合には該金属筒の上下の口縁に爪片を設け、目地リングを抱え込むように爪片を曲げて該上下両端面上に簡単に固定出来る。更に、帯状袋をアルミ箔で製作することで内部の耐火性熱膨張粉末原料が外気に晒されにくくなり、該原料の変質が防げる。

従来の熱膨張手段を備えた受け口形の接続端部の構成を示す断面図図１の構成における管路遮断状態の切断側面図本発明の受け口形耐火二層管の実施の形態を示す切断側面図本発明の受け口形耐火二層管の使用状態の側面図図４の上方の接続部分の断面図図４の下方の接続部分の断面図図３の実施の形態において使用した帯状袋の正面図図７の８−８線部分の拡大断面図短筒状の繊維混入モルタル層と帯状袋及び金属筒の組立状態図部分拡大図を併記した図９の組立完了状態の切断側面図図１０の組立体の底面図排水縦管と短筒状の繊維混入モルタル層の組立状態図排水縦管と短筒状の繊維混入モルタル層の組立状態図繊維混入モルタル製の直管と排水縦管の組立状態図本発明の受け口形耐火二層管の作動状態を示す切断側面図帯状袋の周面の一部をクラフト紙で被覆した状態の正面図図１６の１７−１７線部分の拡大断面図

図３に基づき本発明の実施の形態を説明すると、同図において符号１は耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形の耐火二層管を示し、この耐火二層管１は、合成樹脂製の排水縦管２と、酸化処理黒鉛等の耐火性熱膨張粉末原料を封入した帯状袋３と、短筒状の繊維混入モルタル層４と、該排水縦管１の直管状の本体部分を被覆する繊維混入モルタル製の直管５を有する。

この受け口形耐火二層管１は、図４乃至図６に示したように、建築構造物の床スラブ６を上下に貫通して設けられた鋳鉄製継手或いは耐火二層管継手のような不燃性の排水管継手７ａの下方の挿し口形の接続端部８ａと、その下層階の床スラブ９に設けられた不燃性の排水管継手７ｂの上方の受け口形の接続端部８ｂとの間に配管されて排水の管路を構成する。

該排水管継手７ａの下方の接続端部８ａを受容するため、合成樹脂製の排水縦管２の上方部分は大径に拡開されて受け口形の接続端部１０が形成され、この接続端部１０の内部にはそこに挿入される排水管継手７ａの接続端部８ａとの間をシールするゴムリング１１が設けられる。また、耐火二層管１を構成する排水縦管２の下端部分１２は、図６に見られるように、下層階の床スラブ９の該排水管継手７ｂの受け口形の接続端部８ｂに挿入される。

短筒状の繊維混入モルタル層４は、図９及び図１０に示したように、該排水縦管２の接続端部１０からくびれ部１４の周面形状にほぼ沿った曲面１７を有する内壁１５と、筒型の外壁１６とを有し、この実施の形態のものは射出成型により成形したのち乾燥硬化して製作した。そしてこの内壁１５の曲面１７に沿わせて帯状袋３を環状に周回させ、その上を覆って粘着テープ１８で押さえ込んで固定した。帯状袋３の詳細は図７及び図８に示した如くであり、長尺のアルミ箔テープ１９を三つ折りしてその内部に酸化処理した黒鉛粉末からなる市販の耐火性熱膨張粉末原料２０を収容し、両端部をシール２７して製作した。尚、三つ折りした折片側の面２１をくびれ部１４に対面して設けることで、該粉末原料２０がくびれ部１４に向けて膨張するときアルミ箔テープ１９が重なっただけの面２１を押し開いて迅速に膨張できるようになる。なお、該粉末原料２０は、アルミ箔テープ１９の幅方向中央部分帯状に塗布した接着剤上に散布し、そのあとアルミ箔テープ１９を内三つ折りしてシール２７することで収容した。

該熱膨張粉末原料２０が熱膨張するとき、該短筒状の繊維混入モルタル層４が膨張力を受け止めて排水縦管２の方向へその膨張力を導くが、該モルタル層４の肉厚が大きいと耐火二層管１が重たくなって好ましくなく、その肉厚を薄くして軽量化すると熱膨張力で該モルタル層４が破損する不都合を生じる。本発明の場合、該モルタル層４を薄く軽量に構成し且つこの破損する不都合を排除するため、図９乃至図１１に見られるように、該モルタル層４を耐火性の金属筒２２で覆うようにした。図示の例では、０．６ミリ厚の溶融メッキ鋼板を使用して該金属筒２２を製作し、その内部に図９に見られるように射出成型した短筒状の繊維混入モルタル層４を挿入した。該金属筒２２の口縁には該モルタル層４の端面と係合する可撓性の爪片２３を形成し、該金属筒２２は爪片２３による係合で該モルタル層４と一体化されるようにし、図示の例では該金属筒２２の上下の口縁に夫々複数本の爪片２３を設けた。

該帯状袋３は排水縦管２のくびれ部１４の外周に周回して設けられるが、該帯状袋３を図１０に示したように、該モルタル層４の曲面１７に沿って周回させてその上から粘着テープ１８を貼り付けて予め固定しておき、該モルタル層４を図１２乃至図１４に見られるように排水縦管２の受け口形の接続端部１０に挿入したとき該帯状袋３がくびれ部１４の外周に位置するようにした。なお、図示してないが、該くびれ部１４の外周に帯状袋３を周回して配置し、その上から粘着テープで固定したのち該モルタル層４を排水縦管２に挿入しても同様の構成が得られる。

上記繊維混入モルタル製の直管５は、排水縦管２に該モルタル層４を挿入した後でその下端面４ａが該直管５の上端面５ａに直接又は目地リング２８を介して間接的に当接するように挿入され（図１４）、その際、該直管５が排水縦管２の周面に沿って遊動しないように輪ゴムからなる遊動防止材２５が該直管５と排水縦管２の周面との間に介在されて図３に示す構成となる。該直管５は排水縦管２の該接続端部１０及び下端部分１２を除いた直管部分２６を覆うもので、この直管５によって火災の際に直管部分２６を防火保護する。

排水縦管２の受け口形の接続端部１０の内部には、ゴムリング１１を設けて排水管継手７ａと排水縦管２との間をシールし、該モルタル層４の上下両端面には耐火性熱膨張材からなる目地リング２８を設け、これを爪片２３により抱え込んで上下両端面に固定した。この目地リング２８は酸化黒鉛に有機バインダーと無機充填材を混合した市販品で、火災の熱で膨張し、排水管継手７ａの接続端部８ａと該モルタル層４との間を閉塞して熱風が排水管継手７ａ内へ流入することを防止する。

該金属筒２２の上方の口縁に設けられた爪片２３を長手に形成しておくと、モルタル層４を排水縦管２に挿入する際、図１３に示すように、爪片２３がくびれ部１４に押されて内方へ折れ曲がり、自動的に目地リング２８を抱え込んで該金属筒２２をモルタル層４へ固定することができる。

図３に示した構成の本発明の耐火二層管は、図４のように上下階の床スラブ６、９に設けられた排水管継手７ａ、７ｂ間に配管接続されるもので、室内に火災が発生したとき図１５のように帯状袋３内の耐火性熱膨張粉末原料２０が膨張して排水管継手８ａの口部を塞ぎ、上下の目地リング２８も膨張して火炎が排水管継手７ａを介して上層階へ侵入することを防止する。このような火災時には、火炎が室内を上昇して耐火二層管１の上方を炙るのでゴムリング１１が焼損し、その結果排水縦管２の受け口形の接続端部１０が溶損するが、多くの場合、耐火性の良いモルタル製の直管５で覆われた部分は溶損を免れるので直管５は直立状態に存し、モルタル層４及び金属筒２２は直管５の上端面５ａに支えられて落下することがなく、該モルタル層４と金属筒２２の落下防止のための支持部材は不要であるから簡単に配管作業が完了できる。

帯状袋３の包装部材としてアルミ箔テープ１９を使用した場合、帯状袋３の取扱作業中に該テープ１９の表面が擦過されたり鋭角部に当たったりすると破れることが考えられ、これは内部の粉末原料２０が漏れたり袋内へ水分が浸入して該粉末原料２０の熱膨張効果を減殺するおそれがあるので、本発明の実施例では該帯状袋３を、図１６、１７に示すように、クラフト紙などの紙製被覆材２９により覆うようにし、この図示の例では該粉末原料２０の膨張を妨げないように折片側の面２１の一部の表面を除いて覆うようにした。必要な場合は帯状袋３の全体を紙製被覆材２９で覆ってもよい。

また、該モルタル層４は直管５の上端面５ａに載置された状態で製作されるが、運搬時や配管時における該モルタル層４の遊動を阻止するため、該モルタル層４を排水縦管２に挿入するに先立ち接続端部１０に接着剤を塗布しておき、該モルタル層４を接続端部１０に仮止め接着しても良い。

図３に示す構成の耐火二層管１において、排水縦管２の口径が１００ｍｍ、帯状袋３が厚さ２０ミクロン、幅７.５ｃｍのアルミ箔テープ１９に酸化黒鉛１００％の耐火性熱膨張粉末原料２０を均一に分散させて三つ折りしたものとし、モルタル層４は厚さ１４〜３０ｍｍとした。金属筒２２は厚さ０.６ｍｍの溶融亜鉛メッキ鋼板で製作した。この耐火二層管１を不燃性の排水管継手に接続し、所定の耐火試験方法に基づき耐火試験を行った。試験温度はＩＳＯ８３４−１の標準加熱曲線にしたがって昇温させた。２０分経過したところで排水縦管２が炭化し始め、２５分経過したとき熱膨張粉末原料２０が膨張を開始し、膨張した粒子が炭化した部分に入り込み接続端部１０内を図１５に示したように閉塞した。該モルタル層４及び金属筒２２は直管５の上端面５ａに載置状態にあり、ゴムリング１１は半焼していたが閉塞状態は維持された。

１受口形の耐火二層管、２排水縦管、３帯状袋、４短筒状の繊維混入モルタル層、４ａ短筒状の繊維混入モルタル層の下端面、５直管、５ａ上端面、６床スラブ、７ａ不燃性の排水管継手、８ａ下方の挿し口形の接続端部、１０排水縦管の受け口形の接続端部、１１ゴムリング、１２排水縦管の下端部分、１４くびれ部、１９アルミ箔テープ、２０耐火性熱膨張粉末原料、２１折片側の面、２２金属筒、２３爪片、２８目地リング、２９紙製被覆材、

Claims

建築構造物の床スラブを上下に貫通して設けられる不燃性の排水管継手の下方の接続端部を受容する受け口形の接続端部を上部に備えると共に該受け口形の接続端部内には排水管継手との間をシールするゴムリングを備えた合成樹脂製の排水縦管と、火災の熱により膨張して該接続端部を閉塞すべく該受け口形の接続端部のくびれ部の外周を周回して配設された酸化処理黒鉛粉末等の耐火性熱膨張粉末原料を封入した帯状袋と、該受け口形の接続端部の周面及び該帯状袋を被覆する短筒状の繊維混入モルタル層と、該排水縦管の該受け口形の接続端部及び排水縦管の下端部分を除いた部分を被覆する繊維混入モルタル製の直管と、を有する耐火二層管であって、該短筒状の繊維混入モルタル層の周面を該モルタル層の破損を防止する耐火性の金属筒で覆い、該短筒状の繊維混入モルタル層の下端面を該直管の上端面に直接または間接的に載置したことを特徴とする耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管。
上記帯状袋は、アルミ箔のテープの内側に粘着剤を塗布し、その上に耐火性熱膨張粉末原料を散布したのち内三つ折りした構成を有し、該帯状袋の折片側の面を上記くびれ部に当接させて取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管。
上記帯状袋の一部又は全部をクラフト紙などの紙製被覆材により被覆したことを特徴とする請求項１に記載の耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管。
上記金属筒の口縁には、上記短筒状の繊維混入モルタル層の端面に係合する可撓性の爪片を形成して該金属筒を該モルタル層に取り付けしたことを特徴とする請求項１に記載の耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管。
上記短筒状の繊維混入モルタル層の上下両端面に、火災の熱により膨張して繊維混入モルタル層と排水管継手との隙間を塞ぐ耐火性熱膨張材から成る目地リングを設け、これらの目地リングを上記金属筒の上下の口縁に設けた可撓性の爪片により抱え込んだ状態で該上下両端面上に固定したことを特徴とする請求項１に記載の耐火性の粉末熱膨張原料を内蔵した受け口形耐火二層管。