JP6510269B2 - シール材、シール構造及び水密扉 - Google Patents

Description

本発明は、扉枠と扉との間に設けられるシール材、シール構造及び水密扉に関するものである。

従来、耐火非難室に設けられる耐火扉が知られている（例えば、特許文献１参照）。この耐火扉は、周壁に形成された開口に設けられる框に、蝶番を介して取り付けられている。この框には、パッキング溝が形成されており、パッキング溝に耐火パッキングが配置されることで、耐火扉は、框との間が気密に封止されている。

実開平６−４８６９５号公報

ところで、框等の扉枠と扉枠に設けられる扉との間を水密に封止する場合、扉枠と扉との間には、高分子材料を用いた高分子シール材を設けることがある。高分子シール材は、火災等による高温の熱が与えられることで、劣化する可能性がある。このため、扉への浸水と火災とが同時に発生する、例えば、津波随伴火災が発生する場合、高分子シール材が劣化することで、扉の外部側から内部側に海水が浸入する可能性がある。

そこで、本発明は、津波により発生する火災等によって加熱される場合であっても、扉枠と扉との間を水密に封止することができるシール材、シール構造及び水密扉を提供することを課題とする。

本発明のシール材は、扉枠と、前記扉枠に設けられる扉との間に設けられるシール材において、前記扉枠及び前記扉のいずれか一方に形成されるシール材収容空間内に収容され、加熱されることにより膨張する耐熱性膨張部と、前記シール材収容空間内に収容され、前記耐熱性膨張部を覆うと共に、前記扉枠及び前記扉のいずれか他方に形成される前記シール材収容空間に対向する被シール面に対して、前記耐熱性膨張部が膨張することにより密着する金属性の金属シール部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、津波により発生する火災等によって耐熱性膨張部が膨張すると、金属シール部が被シール面に密着する。このため、火災時であっても、扉枠と扉との間を水密に封止することができる。一方で、火災等が発生せず、耐熱性膨張部が加熱されない場合には、耐熱性膨張部が膨張しないことから、金属シール部は、被シール面に密着しない。このため、金属シール部及び耐熱性膨張部への密着に伴う負荷が生じないことから、経時的な劣化を抑制することができる。また、金属シール部は、耐熱性膨張部が外部に露出しないように覆うことができるため、耐熱性膨張部が外部に晒されることなく、耐熱性膨張部の経時的な劣化を抑制することができる。

また、前記耐熱性膨張部は、膨張黒鉛を含んでいることが好ましい。

この構成によれば、耐熱性を有する膨張材である膨張黒鉛を用いることができるため、火災時であっても、耐熱性膨張部を好適に膨張させることができる。

また、前記金属シール部は、前記耐熱性膨張部の周囲を取り囲んで設けられることが好ましい。

この構成によれば、耐熱性膨張部を金属シール部で包み込むことができるため、耐熱性膨張部が外部に露出することなく、耐熱性膨張部の経時的な劣化をより抑制することができる。

また、前記金属シール部は、前記耐熱性膨張部の膨張に伴って変形する変形部を有することが好ましい。

この構成によれば、耐熱性膨張部の膨張に伴って変形部が変形することで、金属シール部が被シール面に密着するように好適に移動することができる。このため、金属シール部による被シール面への密着を好適に行うことができる。

また、前記耐熱性膨張部は、前記シール材収容空間において、前記被シール面側とは反対側に配置され、前記金属シール部は、前記シール材収容空間において、前記被シール面側に配置され、前記耐熱性膨張部が膨張することで、前記被シール面側に押圧されることが好ましい。

この構成によれば、耐熱性膨張部をシール材収容空間の底部側に配置し、金属シール部をシール材収容空間の開口側に配置することができる。このため、耐熱性膨張部をシール材収容空間の底部側に配置することで、耐熱性膨張部が外部に露出することを抑制することができる。また、耐熱性膨張部及び金属シール部を簡易な構成としつつ、耐熱性膨張部が膨張することにより、金属シール部を被シール面に密着させることができる。

また、本発明のシール構造は、上記のシール材である第１シール材と、前記扉枠と前記扉との間に設けられ、前記第１シール材に隣接して設けられると共に、高分子シール材である第２シール材と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、火災等が発生していない場合には、第２シール材により扉枠と扉との間を水密に封止することができる。一方で、火災等が発生して、第２シール材が加熱されることでシール性が低下する場合であっても、第１シール材により扉枠と扉との間を水密に封止することができる。

また、前記扉の厚さ方向における一方側が外部側であり、前記扉の厚さ方向における他方側が内部側であり、前記扉枠と前記扉との間の隙間が、前記外部側から前記内部側に連通しており、前記第１シール材は、前記隙間において、前記外部側に配置され、前記第２シール材は、前記隙間において、前記内部側に配置されることが好ましい。

この構成によれば、外部側から熱が与えられる場合、第１シール材の耐熱性膨張部が膨張し、金属シール部が被シール面に密着することで、第２シール材への熱の伝達を抑制できることから、第２シール材の熱による劣化を抑制することができる。

本発明の水密扉は、扉枠と、前記扉枠に設けられる扉と、前記扉枠と前記扉との間に設けられる、上記のシール構造と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、火災等が発生する場合には、第１シール材により、扉枠と扉との間を水密に封止することができ、火災等が発生しない場合には、第２シール材により、扉枠と扉との間を水密に封止することができるため、信頼性の高いものとすることができる。

図１は、実施形態１に係る水密扉を模式的に表した正面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、実施形態１に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。 図４は、実施形態２に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。 図５は、実施形態３に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。 図６は、実施形態４に係る水密扉の断面図である。

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に係る水密扉を模式的に表した正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、実施形態１に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。

図１及び図２に示す水密扉１は、例えば、原子力発電プラント等の原子力施設の建屋に形成される開口部に設けられる。水密扉１は、例えば、津波等によって建屋の外部が浸水した場合、開口部を介して建屋の内部に海水が流入することを抑制している。

水密扉１は、開口部に沿って設けられる枠状の扉枠５と、扉枠５に設けられる扉６と、扉枠５と扉６とを開閉可能に接続するヒンジ部７と、扉枠５と扉６との間をシールするシール構造８と、を備える。水密扉１は、扉枠５と扉６とが閉じた状態において、シール構造８によって扉枠５と扉６との間が水密に封止されている。ここで、水密扉１において、建屋内部と建屋外部とを結ぶ方向を厚さ方向とし、厚さ方向に直交する水平方向を幅方向とし、厚さ方向及び幅方向に直交する鉛直方向を高さ方向とする。

扉枠５は、方形枠状に形成されており、枠内に扉６が配置されている。扉枠５は、厚さ方向における建屋内部側の部位が、厚さ方向における建屋外部側の部位に比して、幅方向内側に突出する位置規制部５ａとなっている。この位置規制部５ａは、扉枠５の内側に沿って枠状に設けられ、扉６の位置を規制して、扉６を閉状態とする。また、位置規制部５ａにおいて、厚さ方向に直交する建屋外部側の面は、扉６の周縁と対向する規制面Ｐ１となっており、この規制面Ｐ１に、後述するシール構造８の第１シール材１１及び第２シール材１２が設けられている。規制面Ｐ１は、位置規制部５ａが扉枠５の内側に沿って枠状に設けられることから、位置規制部５ａと同様に、方形枠状に形成されている。

扉６は、閉じた状態において、扉枠５の枠内に配置される。また、扉６は、その扉枠５側（外側）の周縁部において、厚さ方向における建屋外側の面が、方形枠状の規制面Ｐ１に対向する被シール面Ｐ２となっている。

ヒンジ部７は、扉枠５及び扉６の幅方向の一方側に設けられ、扉枠５に対して扉６が開状態となるように、また、扉枠５に対して扉６が閉状態となるように、開閉自在に扉枠５と扉６とを接続している。

次に、図３を参照して、シール構造８について説明する。このシール構造８は、規制面Ｐ１と被シール面Ｐ２との間に設けられており、第１シール材１１と第２シール材１２とを有している。

第１シール材１１は、規制面Ｐ１に形成される第１シール材収容空間１５内に収容されている。第１シール材収容空間１５は、規制面Ｐ１に対して窪んで形成される溝となっており、方形枠状となる規制面Ｐ１に沿って方形枠状に形成されている。このため、第１シール材１１は、方形枠状となる第１シール材収容空間１５に沿って環状に形成され、第１シール材収容空間１５に収容される。第１シール材１１は、耐熱性膨張部２１と、金属シール部２２と、を含んで構成されている。

耐熱性膨張部２１は、膨張黒鉛を含んでおり、熱が与えられることで膨張する。金属シール部２２は、耐熱性膨張部２１を包み込むように、耐熱性膨張部２１の周囲を取り囲んで設けられている。このため、第１シール材１１は、その断面において、内側に耐熱性膨張部２１が設けられ、その外側に金属シール部２２が設けられる。よって、耐熱性膨張部２１は、金属シール部２２によって覆われるため、外部に晒されることがない。なお、金属シール部２２は、図３に示すように耐熱性膨張部２１の周囲に沿って連続して設けられてもよいし、耐熱性膨張部２１の周囲に巻き付けて端部同士を重複させて設けられてもよく、特に限定されない。

この第１シール材１１は、建屋外部から熱が与えられることで、耐熱性膨張部２１が膨張する。膨張する耐熱性膨張部２１は、金属シール部２２を被シール面Ｐ２に向かって押圧する。押圧された金属シール部２２は、被シール面Ｐ２に密着する。このため、第１シール材１１は、建屋外部から熱が与えられることで、扉枠５と扉６との間を水密に封止する。

第２シール材１２は、規制面Ｐ１に形成される第２シール材収容空間１６内に収容されている。第２シール材収容空間１６は、規制面Ｐ１に対して窪んで形成される溝となっており、方形枠状となる規制面Ｐ１に沿って方形枠状に形成されている。このため、第２シール材１２は、方形枠状となる第２シール材収容空間１６に沿って環状に形成されており、第２シール材収容空間１６に収容される。このとき、第２シール材収容空間１６は、第１シール材収容空間１５の内側に形成されていることから、第２シール材１２は、第１シール材１１よりも一回り小さい環状に形成されている。第２シール材１２は、高分子材料を含んで構成され、例えば、ゴム材または樹脂材等を用いて構成されている。

この第２シール材１２は、扉６が閉じた状態となると、被シール面Ｐ２に押圧されて、規制面Ｐ１と被シール面Ｐ２との間を水密に封止する。

ここで、規制面Ｐ１と被シール面Ｐ２との間の隙間は、図２に示す断面において、扉６の幅方向に沿って形成され、その一方側が、建屋内部側に連通し、その他方側が建屋外部側に連通している。このとき、規制面Ｐ１と被シール面Ｐ２との間の隙間において、第１シール材１１は、建屋外部側に配置され、第２シール材１２は、建屋内部側に配置されている。

上記のように構成される水密扉１において、水密扉１が閉じた状態となると、第２シール材１２により扉枠５と扉６との間が水密に封止されることから、建屋の外部側が津波等により浸水する場合であっても、水密扉１は、建屋内部の浸水を抑制することができる。また、津波の発生に伴って津波随伴火災が発生する場合、水密扉１が閉じた状態で、建屋の外部側から火災による熱が与えられると、第１シール材１１の耐熱性膨張部２１が膨張することで、第１シール材１１により扉枠５と扉６との間が水密に封止される。このため、津波随伴火災が発生する場合であっても、水密扉１は、建屋内部の浸水を抑制することができる。なお、津波随伴火災が発生せず、耐熱性膨張部２１が加熱されない場合には、耐熱性膨張部２１が膨張しないことから、金属シール部２２は、被シール面Ｐ２に密着しない。

以上のように、実施形態１によれば、津波随伴火災が発生しても、第１シール材１１により、扉枠６と扉５との間を水密に封止することができる。また、津波随伴火災が発生しない場合には、第１シール材１１の耐熱性膨張部２１が膨張しないことから、金属シール部２２及び耐熱性膨張部２１への密着に伴う負荷が生じることなく、経時的な劣化を抑制することができる。また、金属シール部２２は、耐熱性膨張部２１が外部に露出しないように覆うことができるため、耐熱性膨張部２１が外部に晒されることなく、耐熱性膨張部２１の経時的な劣化を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、耐熱性膨張部２１として、耐熱性の高い膨張材である膨張黒鉛を用いることができるため、火災時であっても、耐熱性膨張部２１を好適に膨張させることができる。

また、実施形態１によれば、火災等が発生していない場合には、第２シール材１２により扉枠５と扉６との間を水密に封止することができる。一方で、火災等が発生して、第２シール材１２が加熱されることでシール性が低下する場合であっても、第１シール材１１により扉枠５と扉６との間を水密に封止することができる。

また、実施形態１によれば、規制面Ｐ１と被シール面Ｐ２との間の隙間において、第１シール材１１を外部側に、第２シール材１２を内部側に配置することができる。このため、建屋外部側から水密扉１が加熱される場合、第１シール材１１の耐熱性膨張部２１が膨張し、金属シール部２２が被シール面Ｐ２に密着することで、第２シール材１２への熱の伝達を抑制できることから、第２シール材１２の熱による劣化を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、水密扉１は、火災等が発生する場合、第１シール材１１により、扉枠５と扉６との間を水密に封止することができ、火災等が発生しない場合には、第２シール材２３により、扉枠５と扉６との間を水密に封止することができるため、信頼性の高いものとすることができる。

なお、実施形態１において、第１シール材１１は、耐熱性膨張部２１が加熱されない場合、耐熱性膨張部２１が膨張しないことから、金属シール部２２は、被シール面Ｐ２に密着しない構成となっていた。しかしながら、第１シール材１１は、耐熱性膨張部２１が加熱されない場合であっても、金属シール部２２が、被シール面Ｐ２に密着する構成としてもよい。

［実施形態２］
次に、図４を参照して、実施形態２に係る水密扉３０について説明する。図４は、実施形態２に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。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する。

実施形態２の水密扉３０において、第１シール材３１は、実施形態１と同様に、耐熱性膨張部４１と、金属シール部４２と、を含んで構成されている。金属シール部４２は、耐熱性膨張部４１を包み込むように、耐熱性膨張部４１の周囲を取り囲んで設けられている。ここで、金属シール部４２には、耐熱性膨張部４１の膨張に伴って変形する変形部４２ａが形成されている。変形部４２ａは、例えば、屈曲して形成される屈曲部である。変形部４２ａは、耐熱性膨張部４１の膨張に伴って、扉６の厚さ方向に伸長するように変形する。この変形部４２ａは、第１シール材３１の幅方向両側に形成されている。

以上のように、実施形態２によれば、金属シール部４２の変形部４２ａが、耐熱性膨張部４１の膨張に伴って変形することで、金属シール部４２を被シール面Ｐ２に好適に密着させることができる。

［実施形態３］
次に、図５を参照して、実施形態３に係る水密扉５０について説明する。図５は、実施形態３に係る水密扉のシール構造を模式的に表した断面図である。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２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する。

実施形態３の水密扉５０において、第１シール材５１は、実施形態１と同様に、耐熱性膨張部６１と、金属シール部６２と、を含んで構成されている。耐熱性膨張部６１は、第１シール材収容空間１５に収容されると共に、第１シール材収容空間１５の底部側に設けられている。一方で、金属シール部６２は、第１シール材収容空間１５に収容されると共に、第１シール材収容空間１５の被シール面Ｐ２側（開口側）に設けられている。耐熱性膨張部６１は、幅方向の中央部において、被シール面Ｐ２側に突出する突出部６１ａが形成されている。金属シール部６２は、幅方向の中央部において、耐熱性膨張部６１の突出部６１ａが嵌り合う溝部６２ａが形成されている。

この第１シール材５１は、建屋外部から熱が与えられることで、耐熱性膨張部６１が膨張する。膨張する耐熱性膨張部６１は、金属シール部６２を被シール面Ｐ２に向かって押圧する。押圧された金属シール部６２は、被シール面Ｐ２に密着する。このため、第１シール材５１は、建屋外部から熱が与えられることで、扉枠５と扉６との間を水密に封止する。

以上のように、実施形態３によれば、耐熱性膨張部６１を第１シール材収容空間１５の底部側に配置することで、耐熱性膨張部６１が外部に露出することを抑制することができる。また、耐熱性膨張部６１及び金属シール部６２を簡易な構成としつつ、耐熱性膨張部６１が膨張することで、金属シール部６２を被シール面Ｐ２に密着させることができる。

［実施形態４］
次に、図６を参照して、実施形態４に係る水密扉７０について説明する。図６は、実施形態４に係る水密扉の断面図である。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３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する。

実施形態４の水密扉７０において、シール構造８は、扉６の幅方向における側面となる被シール面Ｐ４と、被シール面Ｐ４に対向する面となる扉枠５の対向面Ｐ３との間に設けられている。このシール構造８は、実施形態１と同様に、第１シール材１１と第２シール材１２とを有している。

ここで、対向面Ｐ３と被シール面Ｐ４との間の隙間は、図６に示す断面において、扉６の厚さ方向に沿って形成され、その一方側が、建屋内部側に連通し、その他方側が建屋外部側に連通している。このとき、対向面Ｐ３と被シール面Ｐ４との間の隙間において、第１シール材１１は、建屋外部側に配置され、第２シール材１２は、建屋内部側に配置されている。

以上のように、実施形態４によれば、対向面Ｐ３と被シール面Ｐ４との間の隙間において、第１シール材１１を外部側に、第２シール材１２を内部側に配置することができる。このため、建屋外部側から水密扉７０が加熱される場合、第１シール材１１の耐熱性膨張部２１が膨張し、金属シール部２２が被シール面Ｐ４に密着することで、第２シール材１２への熱の伝達を抑制できることから、第２シール材１２の熱による劣化を抑制することができる。

１ 水密扉
５ 扉枠
６ 扉
７ ヒンジ部
８ シール構造
１１ 第１シール材
１２ 第２シール材
１５ 第１シール材収容空間
１６ 第２シール材収容空間
２１ 耐熱性膨張部
２２ 金属シール部
３０ 水密扉（実施形態２）
３１ 第１シール材（実施形態２）
４１ 耐熱性膨張部（実施形態２）
４２ 金属シール部（実施形態２）
４２ａ 変形部
５０ 水密扉（実施形態３）
５１ 第１シール材（実施形態３）
６１ 耐熱性膨張部（実施形態３）
６２ 金属シール部（実施形態３）
７０ 水密扉（実施形態４）
Ｐ１ 規制面
Ｐ２ 被シール面
Ｐ３ 対向面（実施形態４）
Ｐ４ 被シール面（実施形態４）

Claims (7)

1. 扉枠と、前記扉枠に設けられる扉との間に設けられるシール材において、
   前記扉枠及び前記扉のいずれか一方に形成されるシール材収容空間内に収容され、加熱されることにより膨張する耐熱性膨張部と、
   前記シール材収容空間内に収容され、前記耐熱性膨張部を覆うと共に、前記扉枠及び前記扉のいずれか他方に形成される前記シール材収容空間に対向する被シール面に対して、前記耐熱性膨張部が膨張することにより密着する金属性の金属シール部と、を備え、
   前記金属シール部は、前記耐熱性膨張部の周囲を取り囲んで設けられ、前記耐熱性膨張部の周囲に沿って連続して設けられることを特徴とするシール材。
2. 前記耐熱性膨張部は、膨張黒鉛を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシール材。
3. 前記金属シール部は、前記耐熱性膨張部の膨張に伴って変形する変形部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシール材。
4. 前記変形部は、屈曲して形成される屈曲部であり、前記耐熱性膨張部の膨張に伴って伸長することを特徴とする請求項３に記載のシール材。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のシール材である第１シール材と、
   前記扉枠と前記扉との間に設けられ、前記第１シール材に隣接して設けられると共に、高分子シール材である第２シール材と、を備えることを特徴とするシール構造。
6. 前記扉の厚さ方向における一方側が外部側であり、前記扉の厚さ方向における他方側が内部側であり、前記扉枠と前記扉との間の隙間が、前記外部側から前記内部側に連通しており、
   前記第１シール材は、前記隙間において、前記外部側に配置され、
   前記第２シール材は、前記隙間において、前記内部側に配置されることを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
7. 扉枠と、
   前記扉枠に設けられる扉と、
   前記扉枠と前記扉との間に設けられる、請求項５または６に記載のシール構造と、を備えることを特徴とする水密扉。

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