JP6452488B2 - 建屋の火災防護設備 - Google Patents

Description

本発明は、津波随伴火災から建屋を保護する建屋の火災防護設備に関するものである。

従来、建築物の躯体構造を構成する間柱又はフレームに外壁を固定した後に、その間柱又はフレーム間に耐火壁裏打ちユニットを固定する耐火外壁施工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この耐火壁裏打ちユニットは、加熱により膨張する断熱膨張材料と不燃材料との積層体からなるパネル状に形成され、軽量で取扱い性に優れている。このため、耐火壁裏打ちユニットを、間柱又はフレームを利用して、外壁の裏面側に追加施工することで、防火・耐火構造を満足する外壁を簡単に実現することができる。

特開２０００−１１０２７６号公報

ところで、建屋外部において、外的事象として津波が発生すると、津波の発生に伴って水面を漂流する可燃物（油など）に引火して火災が生じる可能性がある。この火災を、津波随伴火災という。津波随伴火災では、建屋が外側から火災の熱に長時間に亘って晒されることにより、建屋の健全性が保持できなくなることが懸念される。このため、建屋を保護するために、火災によって建屋に与えられる熱を遮る（遮熱する）必要がある。特許文献１の耐火外壁施工方法では、耐火基準を満たしているものの、耐火壁裏打ちユニットが外壁の裏面側に施工されるため、火災時に建屋に与えられる熱を十分に遮ることはできなかった。

そこで、本発明は、津波随伴火災から建屋を好適に保護することができる建屋の火災防護設備を提供することを課題とする。

本発明の建屋の火災防護設備は、建屋の外壁に対向して配置されるベース板と、ベース板の外側表面に設けられ、該ベース板の厚み方向に伸長自在な伸長部材と、伸長部材で区画された空間内に充填され、加熱により伸長部材と共に厚み方向に膨張する耐火膨張材と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、耐火膨張材は、伸長部材で区画された空間内に充填されるため、この伸長部材によって保持される。また、耐火膨張材は、加熱によって、伸長部材と共にベース板の厚み方向に膨張することにより、津波随伴火災が生じた場合であっても、耐火膨張材が火災の熱を遮ることで、火災の熱による建屋の温度上昇を抑制することができる。よって、津波随伴火災による熱を遮ることができるため、建屋を好適に保護することができる。

この構成において、伸長部材は、板材を折り曲げて蛇腹形状に形成されても良い。また、伸長部材は、ベース板に固定される第１部材と、第１部材に対して厚み方向にスライド移動する第２部材とを備えて形成されても良い。これらの構成によれば、伸長部材を簡単に形成することができる。

また、伸長部材により区画された複数の空間を備え、複数の空間に耐火膨張材をそれぞれ充填しても良い。この構成によれば、耐火膨張材は、伸長部材により区画された複数の空間内に保持されるため、例えば、津波が衝突した時の衝撃で耐火膨張材が損傷することを防止できる。

また、ベース板に対向して配置され、該ベース板とは反対側に位置する伸長部材の端部に連結される保護板を備えても良い。この構成によれば、保護板が耐火膨張材の外部への露出を防止するため、時間経過に伴う耐火膨張材の劣化を抑えることができる。

また、保護板は、表面に鏡面加工が施されても良い。この構成によれば、火災時の輻射熱が反射されることで保護板及び耐火膨張材への蓄熱を抑制し、建屋の温度上昇を抑制することができる。

また、空間に充填された耐火膨張材の表面に白色顔料が塗布されても良い。この構成によれば、白色顔料が火災時の輻射熱を反射することで耐火膨張材への蓄熱を抑制し、建屋の温度上昇を抑制することができる。

本発明によれば、建屋の外壁に対向して配置されるベース板と、ベース板の外側表面に設けられ、該ベース板の厚み方向に伸長自在な伸長部材と、伸長部材で区画された空間内に充填され、加熱により伸長部材と共に厚み方向に膨張する耐火膨張材と、を備えたため、津波随伴火災が生じた場合であっても、耐火膨張材が膨張することにより、火災の熱を遮ることで、火災の熱による建屋の温度上昇を抑制することができる。よって、津波随伴火災による熱を遮ることができるため、建屋を好適に保護することができる。

図１は、実施形態１に係る建屋の火災防護設備を模式的に表した概略断面図である。 図２は、建屋の火災防護設備を部分的に拡大した断面図である。 図３は、建屋の火災防護設備を部分的に拡大した正面図である。 図４は、建屋の火災防護設備の動作を説明するための概略断面図である。 図５は、実施形態２に係る建屋の火災防護設備を部分的に拡大した断面図である。 図６は、建屋の火災防護設備が動作した状態を示す部分拡大面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る建屋の火災防護設備を模式的に表した概略断面図である。図２は、建屋の火災防護設備を部分的に拡大した断面図であり、図３は、建屋の火災防護設備を部分的に拡大した正面図である。

図１に示す火災防護設備１が設けられる建屋５は、例えば、原子力発電プラントなどの原子力施設の建屋である。この建屋は、津波による浸水のおそれがある地形、例えば、海や河川に隣接した地形に建設されている。火災防護設備１は、津波の発生に伴って生じる津波随伴火災から建屋５を保護する設備となっている。このため、火災防護設備１は、建屋５の周りをすべて取り囲むように設けても良いし、シミュレーションなどにより、津波随伴火災が生じる可能性の高いと推定される部分に設けても良い。

次に、火災防護設備１について説明する。火災防護設備１は、図１に示すように、建屋５の外壁５ａに配置され、ベース板１１と、ベローズ（伸長部材）１２と、耐火膨張材１３と、保護板１４とを備えて構成されている。この実施形態１では、図２及び図３に示すように、火災防護設備１は、ベース板１１、ベローズ１２、耐火膨張材１３及び保護板１４を有する防護ユニット１０を複数備え、これら防護ユニット１０を外壁５ａに並べて配置することで火災防護設備１が構成される。このようにユニット化することで、防護ユニット１０を外壁５ａに簡単に取り付けができ、火災防護設備１の設置を簡単かつ短時間で行うことが可能となる。なお、図２及び図３では、火災防護設備１は、隣接する防護ユニット１０との間に隙間を設けているが、これら防護ユニット１０の縁同士を接触させて隙間無く配置しても良い。なお、外壁５ａには、建屋５に出入りするための扉を含むものとする。

防護ユニット１０は、図２に示すように、それぞれ外壁５ａに固定されたベース板１１を備える。このベース板１１は、図３に示すように、所定の大きさの正方形（矩形）状に形成され、ベース板１１の４隅を外壁５ａに埋設されたアンカボルト２１とナット２２とで固定している。防護ユニット１０の大きさは、保護する対象となる外壁５ａの大きさ（面積）と、該防護ユニット１０を設置する作業の効率とを考慮して、適宜設定されることが好ましい。

ベローズ１２は、図２に示すように、板材を折り曲げることで山部が連設された蛇腹形状の筒体であり、この筒体の軸方向に伸縮自在となっている。ベローズ１２は、円筒状に形成されているが角筒状としても良い。ベローズ１２の一端１２ａは、ベース板１１の外表面（外側表面）１１ａに固定され、ベローズ１２の他端１２ｂは保護板１４に固定されている。ベローズ１２は、該ベローズ１２の軸線方向をベース板１１の厚み方向に一致させて配置される。このため、ベローズ１２は、ベース板１１（外壁５ａ）に対して、ベース板１１の厚み方向に伸縮する。この実施形態１では、ベース板１１には、図３に示すように、複数（この実施形態１では２５）のベローズ１２がマス目状に配置されている。ベース板１１に配置されるベローズ１２の数や、配置態様は、ベース板１１の大きさなどに応じて適宜変更することが可能であり、ベース板１１の外表面１１ａに１以上のベローズ１２が配置されていれば良い。

ベローズ１２は、上述したように、円筒状に形成されているため、このベローズ１２の内部空間１５は伸長部材で区画された空間として機能する。ベローズ１２の内部空間１５には、耐火膨張材１３が充填されている。耐火膨張材１３は、耐火性を備え、加熱によって膨張して体積が増加する。耐火膨張材１３を構成する材料としては、ウレタン樹脂、クロロプレン、アクリル系樹脂、熱膨張性黒鉛、バーミキュライト、リン化合物、窒素化合物、多価アルコールなどの材料と、汎用の塗料組成物とを組み合わせた組成物などが挙げられる。具体的には、耐火膨張材１３として、ウレタン系樹脂と熱膨張性黒鉛とからなる組成物、クロロプレンとバーミキュライトとからなる組成物、アクリル系塗料と発泡塗料とからなる組成物などが用いられる。これらの組成物からなる耐火膨張材１３は、例えば、３００℃以上に加熱されると、常温時（平常時）の約１０倍の体積に膨張し、膨張した後の耐火膨張材１３は断熱性に優れている。

このように、ベローズ１２に充填された耐火膨張材１３は、加熱によって、ベローズ１２と共に、ベローズ１２の軸方向、すなわち、ベース板１１の厚み方向に膨張する。また、この実施形態１では、複数のベローズ１２の内部空間１５内にそれぞれ耐火膨張材１３が充填されている。この構成では、耐火膨張材１３は、細かく区画されたベローズ１２に保持されるため、津波が衝突した時の衝撃で耐火膨張材１３が損傷することを防止できる。

保護板１４は、図２に示すように、ベローズ１２を介して、ベース板１１に対向して配置される。また、保護板１４は、図３に示すように、金属板などの剛性の高い材料を用いて、ベース板１１と同一形状、同一の大きさに形成されている。この保護板１４は、耐火膨張材１３が外部に露出することを防止する。このため、耐火膨張材１３は、長期間に亘り紫外線などに晒されることがなく、時間経過に伴う耐火膨張材１３の劣化を抑えることができる。保護板１４は、剛性が高いため、外的な要因で耐火膨張材１３を損傷することを防止できる。保護板１４の外表面（表面）１４ａには鏡面加工が施されている。鏡面加工とは光が反射するように、表面に対して研磨処理あるいはスパッタリング法などにより金属薄膜の形成処理をしてその表面を平滑にすることである。保護板１４の外表面１４ａに鏡面加工を施すことで、津波随伴火災が生じた場合、この火災の輻射熱を保護板１４の外表面１４ａで反射する。

次に、火災防護設備１の動作について説明する。図４は、建屋の火災防護設備の動作を説明するための概略断面図である。火災防護設備１を設けた建屋５の外部において、水面３１を漂流する可燃物３２に引火して津波随伴火災が発生した場合、火災防護設備１（防護ユニット１０）は、図４に示すように、この引火した炎３３に晒される。防護ユニット１０の保護板１４の外表面１４ａには鏡面加工が施されているため、炎３３の輻射熱を反射することで、保護板１４及び耐火膨張材１３への蓄熱を抑え、火災の熱による建屋の温度上昇を抑制することができる。

一方で、火災の炎３３の伝熱によって、防護ユニット１０が徐々に加熱されると、防護ユニット１０の耐火膨張材１３は膨張を始める。この耐火膨張材１３は、ベローズ１２の内部空間１５に充填されているため、ベローズ１２の径方向への膨張はベローズ１２によって規制される。このため、耐火膨張材１３は、図４に示すように、ベローズ１２と共に、ベース板１１の厚み方向（図中Ｘ方向）に膨張する。これにより、耐火膨張材１３の膨張により、引火した炎３３は建屋５への接近が防止される。従って、津波随伴火災による熱を遮ることができるため、建屋５を好適に保護することができる。また、この実施形態１では、火災防護設備１は、複数の防護ユニット１０を外壁５ａに配置しているため、火災の炎３３に晒された防護ユニット１０の耐火膨張材１３のみが膨張する。これにより、炎３３に晒された防護ユニット１０を素早く膨張させることができ、炎３３を建屋５から迅速に離間させることができる。

以上のように、実施形態１によれば、建屋５の外壁５ａに対向して配置されるベース板１１と、ベース板１１の外表面１１ａに設けられ、該ベース板１１の厚み方向に伸長自在なベローズ１２と、ベローズ１２で区画された内部空間１５内に充填され、加熱によりベローズ１２と共にベース板１１の厚み方向に膨張する耐火膨張材１３とを備えたため、津波随伴火災が発生した場合、この火災の熱によって加熱された耐火膨張材１３がベース板１１の厚み方向に膨張することにより、引火した炎３３は建屋５への接近が防止される。さらに、膨張した耐火膨張材１３は、断熱性を備えるため、津波随伴火災による熱を遮ることができ、建屋５を好適に保護することができる。

また、実施形態１によれば、ベース板１１の厚み方向に伸長自在な伸長部材として、板材を折り曲げて蛇腹形状に形成されたベローズ１２を用いたことにより、耐火膨張材１３が充填される伸長部材を簡単に形成することができる。

また、実施形態１によれば、ベローズ１２により区画された複数の内部空間１５を備え、複数の内部空間１５に耐火膨張材１３をそれぞれ充填したため、耐火膨張材１３は、細かく区画されたベローズ１２によって保持されることにより、津波が衝突した時の衝撃で耐火膨張材１３が損傷することを防止できる。

また、実施形態１によれば、ベース板１１に対向して配置され、該ベース板１１とは反対側に位置するベローズ１２の他端１２ｂに連結される保護板１４を備えるため、この保護板１４は、耐火膨張材１３が外部に露出することを防止する。このため、耐火膨張材１３は、長期間に亘り紫外線などに晒されることがなく、時間経過に伴う耐火膨張材１３の劣化を抑えることができる。保護板１４は、剛性が高いため、外的な要因で耐火膨張材１３を損傷することを防止できる。

また、実施形態１によれば、保護板１４は、外表面１４ａに鏡面加工が施されているため、津波随伴火災が生じた場合、この火災の輻射熱を保護板１４の外表面１４ａで反射する。このため、保護板１４及び耐火膨張材１３への蓄熱を抑え、火災の熱による建屋の温度上昇を抑制することができる。

［実施形態２］
次に、実施形態２に係る火災防護設備１Ａについて説明する。図５は、実施形態２に係る建屋の火災防護設備を部分的に拡大した断面図であり、図６は、建屋の火災防護設備が動作した状態を示す部分拡大面図である。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る火災防護設備１Ａは、図５及び図６に示すように、ユニット化された防護ユニット１０Ａを複数備え、これら防護ユニット１０Ａは、ベローズ１２の代わりに、ベース板１１の厚み方向に伸長自在なスライド筒部（伸長部材）４０を備えている。このスライド筒部４０は、ベース板１１の外表面１１ａに固定される第１筒部（第１部材）４１と、この第１筒部４１に対して軸方向（ベース板１１の厚み方向）にスライド移動可能に取り付けられる第２筒部（第２部材）４２とを備える。この第２筒部４２は、保護板１４の内表面（ベース板１１と対向する面）１４ｂに連結されている。

第２筒部４２は、外筒４３と内筒４４との二重管構造を有し、これら外筒４３と内筒４４との間に第１筒部４１が摺動自在に配置される。これにより、第２筒部４２は、外筒４３及び内筒４４が第１筒部４１の外周面及び内周面にそれぞれ案内されつつ、ベース板１１の厚み方向にスライド移動する。この実施形態２では、第１筒部４１及び第２筒部４２は、円筒状に形成されているが、角筒状に形成されていても良い。また、第２筒部４２は、外筒４３と内筒４４との二重管構造を有しているが、第１筒部４１に対してスライド移動が可能であれば、外筒４３または内筒４４の一方で構成しても良い。

スライド筒部４０の内部空間１５は、上述のように、伸長部材で区画された空間として機能し、この内部空間１５には、耐火膨張材１３が充填されている。このため、実施形態２では、防護ユニット１０Ａが徐々に加熱されると、防護ユニット１０Ａの耐火膨張材１３は、図６に示すように、ベース板１１の厚み方向（図中Ｘ方向）に膨張する。この際、スライド筒部４０は、耐火膨張材１３の膨張に伴い、第２筒部４２が第１筒部４１に対して、ベース板１１の厚み方向にスライド移動することで耐火膨張材１３を保持する。

このように実施形態２においても、津波随伴火災が発生した場合、この火災の熱によって加熱された耐火膨張材１３がベース板１１の厚み方向に膨張することにより、引火した炎は建屋５への接近が防止される。さらに、膨張した耐火膨張材１３は、断熱性を備えるため、津波随伴火災による熱を遮ることができ、建屋５を好適に保護することができる。

また、実施形態２では、スライド筒部４０は、ベース板１１に固定される第１筒部４１と、第１筒部４１に対してベース板１１の厚み方向にスライド移動する第２筒部４２とを備えて構成されるため、剛性を高めた伸長部材を簡単に形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、伸長部材としてのベローズ１２、または、スライド筒部４０に保護板１４を固定する構成としていたが、この保護板１４を設けなくても良い。この場合、ベローズ１２、または、スライド筒部４０の内部空間１５に充填される耐火膨張材１３は外部に露出することとなるため、図示は省略するが、この耐火膨張材１３の露出面（表面）に白色顔料を塗布することが好ましい。この構成では、白色顔料が火災時の輻射熱を反射することで耐火膨張材１３への蓄熱を抑制し、建屋５の温度上昇を抑制することができる。

１、１Ａ 火災防護設備
５ 建屋
５ａ 外壁
１０、１０Ａ 防護ユニット
１１ ベース板
１１ａ 外表面（外側表面）
１２ ベローズ（伸長部材）
１３ 耐火膨張材
１４ 保護板
１４ａ 外表面（表面）
１５ 内部空間
３２ 可燃物
３３ 炎
４０ スライド筒部（伸長部材）
４１ 第１筒部（第１部材）
４２ 第２筒部（第２部材）
４３ 外筒
４４ 内筒

Claims (7)

1. 建屋の外壁に対向して配置されるベース板と、
   前記ベース板の外側表面に設けられ、該ベース板の厚み方向に伸長自在な伸長部材と、
   前記伸長部材で区画された空間内に充填され、加熱により前記伸長部材と共に前記厚み方向に膨張する耐火膨張材と、を備えたことを特徴とする建屋の火災防護設備。
2. 前記伸長部材は、板材を折り曲げて蛇腹形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の建屋の火災防護設備。
3. 前記伸長部材は、前記ベース板に固定される第１部材と、前記第１部材に対して前記厚み方向にスライド移動する第２部材とを備えて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の建屋の火災防護設備。
4. 前記伸長部材により区画された複数の空間を備え、複数の前記空間に前記耐火膨張材をそれぞれ充填したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建屋の火災防護設備。
5. 前記ベース板に対向して配置され、該ベース板とは反対側に位置する前記伸長部材の端部に連結される保護板を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建屋の火災防護設備。
6. 前記保護板は、表面に鏡面加工が施されることを特徴とする請求項５に記載の建屋の火災防護設備。
7. 前記空間に充填された耐火膨張材の表面に白色顔料が塗布されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建屋の火災防護設備。

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