JP7226760B2 - 耐火性管体及び熱膨張性部材 - Google Patents

Description

本発明は、耐火性管体及び熱膨張性部材に関する。

従来、区画部を貫通する金属製の区画部貫通管に接続される樹脂製管体の内周面に熱膨張材を配置した耐火性管体が知られている（特許文献１参照）。このような耐火性管体を備える耐火構造では、延焼時に樹脂製管体が熱変形するとともに熱膨張材が熱膨張することで、区画部貫通管の開口が閉塞される。これにより、区画部貫通管（区画部の貫通孔）を通じた延焼を抑制することができる。

特開２０１５－１５２０６７号公報

上記のように区画部を貫通する金属製の区画部貫通管には、樹脂製管体ではなく、金属製管体が接続される場合がある。このような配管構造において、金属製管体の内部を通じて区画部貫通管へ向かう延焼が発生するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、区画部貫通管と接続される金属製の本体管の内部を通じて区画部貫通管へ向かう延焼を抑えることのできる耐火性管体及び熱膨張性部材を提供することにある。

上記課題を解決する耐火性管体は、区画部を貫通する金属製の区画部貫通管と接続して用いられる耐火性管体であって、排水を流通する筒部を有する金属製の本体管と、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材を有する熱膨張性部材と、を備え、前記熱膨張性部材は、前記筒部内に配置される。

この構成によれば、延焼時に金属製の本体管における筒部内において熱膨張材が熱膨張することで、金属製の本体管の筒部を閉塞することができる。
上記耐火性管体において、前記筒部は、前記区画部貫通管の端部が挿入される挿入部を有し、前記本体管は、前記筒部の内周面から突出する突出部をさらに有し、前記突出部は、前記区画部貫通管の前記端部における端面と向かい合う位置に配置され、前記熱膨張性部材は、前記区画部貫通管の前記端面と、前記突出部との間に配置されることが好ましい。

この構成によれば、熱膨張性部材は、金属製の本体管における突出部と、金属製の区画部貫通管の端面との間のスペーサとなるため、金属製の本体管における突出部と、金属製の区画部貫通管の端面との当接を回避することができる。

上記耐火性管体において、前記熱膨張材は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーとを含有し、前記熱膨張材中の前記熱可塑性エラストマーの含有量は、５０質量％を超えることが好ましい。

この構成によれば、熱膨張材の柔軟性が高まることで、熱膨張材の割れを抑えることができる。
上記耐火性管体において、前記熱膨張性部材は、前記熱膨張材を被覆する樹脂製のカバーをさらに有し、前記カバーは、前記筒部の径方向において前記熱膨張材の内面側を覆う構成を有することが好ましい。

この構成によれば、熱膨張材と排水との接触が樹脂製のカバーによって抑えられることで、例えば、熱膨張材の性能を維持することが容易となる。
上記熱膨張性部材は、区画部を貫通する金属製の区画部貫通管と接続して用いられる金属製の本体管に装着される熱膨張性部材であって、前記本体管は、排水を流通する筒部を有し、前記熱膨張性部材は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記筒部の径方向において前記熱膨張材の内面側を覆うカバーとを備え、前記筒部に配置されることが好ましい。

この構成によれば、樹脂製のカバーにより熱膨張材と排水との接触を抑えることで、例えば、熱膨張材の性能を維持することが容易となる。
上記熱膨張性部材において、前記カバーは、前記熱膨張材を挟み込むことで前記熱膨張材を保持することが好ましい。

この構成によれば、熱膨張材に対するカバーの位置決めが容易となる。

本発明によれば、区画部貫通管と接続される金属製管体の内部を通じて区画部貫通管へ向かう延焼を抑えることができる。

実施形態の耐火構造を示す断面図である。 （ａ）は、熱膨張性部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、熱膨張性部材の斜視図である。 加熱後の耐火構造を示す断面図である。 変更例の耐火構造を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、熱膨張性部材の変更例を示す断面図である。

以下、本発明の耐火性管体及び熱膨張性部材の実施形態を説明する。
図１に示すように、耐火性管体１１は、区画部４１を貫通する金属製の区画部貫通管５１と接続して用いられる。本実施形態の区画部４１は、建築物の床であり、最下階と、最下階の直上の直上階とを区画する防火区画を構成している。区画部４１には、区画部貫通管５１が上下に貫通して配置される。区画部４１は、貫通孔を有する床スラブ４２と、貫通孔の内壁と区画部貫通管５１との間に設けられる埋設部４３とを有している。床スラブ４２は、例えばコンクリート製であり、埋設部４３は、例えばモルタルから形成される。

区画部貫通管５１は、建築物の排水システムを構成する。区画部貫通管５１としては、例えば、鋳鉄製の耐火性継手管を用いることができる。区画部貫通管５１は、上下方向に沿った流路を有し、区画部貫通管５１の上端部及び下端部が接続部として構成されている。区画部貫通管５１の上端部には、例えば、塩化ビニル樹脂等の樹脂製管体（立て管）を接続することができる。なお、区画部貫通管５１は、床スラブ４２の上方で横方向に沿った流路を構成する枝管接続部を有していてもよい。枝管接続部には、例えば、塩化ビニル樹脂等の樹脂製管体（枝管）を接続することができる。

耐火性管体１１は、金属製の本体管２１と、熱膨張性部材３１とを備えている。金属製の本体管２１は、排水を流通する筒部２２を有している。筒部２２は、区画部貫通管５１の端部５２（下端部）が挿入される挿入部２２ａを有している。挿入部２２ａの開口端側（上端側）には、区画部貫通管５１との間をシールするためのゴム製のシール部材Ｓを配置することができる。

本実施形態の本体管２１は、排水の流路がＬ字状となる曲部を有するベンド管（脚部継手）であり、上述した挿入部２２ａとは反対側（下流側）の端部２２ｂには、樹脂製の横管６１を接続することができる。耐火性管体１１の筒部２２において挿入部２２ａ側の管径Ｄ１は、端部２２ｂ側の管径Ｄ２よりも小さい。

耐火性管体１１における本体管２１は、筒部２２の内周面から突出する突出部２３をさらに有している。突出部２３は、区画部貫通管５１の端部５２における端面５２ａと向かい合う位置に配置されている。突出部２３は、区画部貫通管５１の荷重を受けることが可能である。本実施形態の突出部２３は、筒部２２の周方向にわたって延在しているが、筒部２２の周方向において部分的に配置されていてもよい。

熱膨張性部材３１は、本体管２１の筒部２２内に配置される。本実施形態の熱膨張性部材３１は、区画部貫通管５１の端面５２ａと、突出部２３との間に配置されている。熱膨張性部材３１は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材３２と、熱膨張材３２を被覆する樹脂製のカバー３３とを有している。熱膨張性部材３１は、筒部２２の内周に沿った環状を有している。カバー３３は、筒部２２の径方向において熱膨張材３２の内面側を覆う構成を有している。

図１及び図２（ａ）に示すように、本実施形態のカバー３３は、熱膨張材３２の内面側を覆う内側壁部３３ａと、熱膨張材３２の外面側を覆う外側壁部３３ｂと、内側壁部３３ａと外側壁部３３ｂとを連結する連結壁部３３ｃとを有している。

カバー３３は、樹脂の種類や、壁厚の設定によって、延焼時に熱変形又は燃焼されるように構成されている。カバー３３を構成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。カバー３３は、例えば、射出成形やプレス成形等の成形法により得ることができる。カバー３３の壁厚は、例えば、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内である。

図１及び図２（ｂ）に示すように、カバー３３の内側壁部３３ａと外側壁部３３ｂとの間には、熱膨張材３２が配置される。カバー３３は、内側壁部３３ａと外側壁部３３ｂとによって熱膨張材３２を挟み込むことで、熱膨張材３２を保持するように構成されている。詳述すると、熱膨張材３２は、筒部２２の周方向に沿って配置される長手方向を有し、熱膨張材３２の幅方向における両側面をカバー３３の内側壁部３３ａと外側壁部３３ｂとによって挟み込む。

筒部２２の径方向において、熱膨張性部材３１の内面（カバー３３の内側壁部３３ａの内面）は、突出部２３の内面と面一となるように配置されるか、突出部２３の内面よりも外側となるように配置されることが好ましい。この場合、排水が流れる部分の径寸法を十分に確保することができる。

熱膨張材３２は、膨張黒鉛を含有する。熱膨張材３２には、膨張黒鉛以外に、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー等を含有させることもできる。
熱膨張材３２は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーとを含有することが好ましい。熱可塑性エラストマーとしては、例えば、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。熱可塑性エラストマーは、一種を用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。熱膨張材３２は、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーを含むことが好ましい。

熱膨張材３２中の膨張黒鉛の含有量は、１０質量％以上、３０質量％以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以上、２５質量％以下の範囲内である。熱膨張材３２中の熱可塑性エラストマーの含有量は、５０質量％を超えることが好ましく、より好ましくは５２質量％以上であり、さらに好ましくは５４質量％以上である。熱膨張材３２中の熱可塑性エラストマーの含有量は、７０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは６５質量％以下である。

熱膨張材３２は、熱膨張後の膨張黒鉛の形状を安定化させる形状安定材を含有することが好ましい。形状安定材としては、ホウ酸、合成樹脂等が挙げられる。熱膨張材３２は、一種を用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。熱膨張材３２は、形状安定材（合成樹脂）としてポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。熱膨張材３２中の形状安定材の含有量は、１５質量％以上、３０質量％以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以上、２５質量％以下の範囲内である。

熱膨張材３２は、例えば、塩化ビニル系エラストマー２００質量部、膨張黒鉛７５質量部、及びポリカーボネート樹脂６５～８０質量部を含有することで、緩衝性能、熱膨張による閉塞性能、熱膨張により形成される閉塞部の形状安定性（保形性）のいずれについても優れた性能を発揮する。

熱膨張材３２は、膨張黒鉛、熱可塑性エラストマー等を含有する原料組成物を成形することで得ることができる。詳述すると、原料組成物は、膨張黒鉛、熱可塑性エラストマー等を加熱しながら混練することで得ることができる。熱膨張材３２は、例えば、射出成形、押出成形、プレス成形等を用いることができる。例えば、図２（ａ）に示す断面形状を有する形状に押出成形した長尺物を所定の長さに切断することで、熱膨張材３２を成形してもよいし、原料組成物をシート状に成形した後、打ち抜きや切断によって熱膨張材３２を成形してもよい。

図２（ａ）に二点鎖線で示すように、本実施形態では、両端を有する直線状の熱膨張材３２を環状となるように曲げた後、カバー３３の内側壁部３３ａと外側壁部３３ｂとの間の凹部に嵌め込むことで、図２（ｂ）に示すように、熱膨張性部材３１を得ることができる。

このようにして得られた熱膨張性部材３１は、筒部２２における挿入部２２ａの開口から筒部２２内に挿入することで、本体管２１に装着することができる。
次に、耐火性管体１１の使用方法及び主な作用について説明する。

耐火性管体１１を使用するには、筒部２２における挿入部２２ａに区画部貫通管５１の端部５２を挿入することで、耐火性管体１１と区画部貫通管５１とを接続する。このとき、区画部貫通管５１の端面５２ａと耐火性管体１１の熱膨張性部材３１とを接触させることで、挿入部２２ａの所定の位置まで区画部貫通管５１の端部５２が挿入された状態であることを確認することができる。

このように形成された耐火構造では、区画部貫通管５１から耐火性管体１１へ向かって排水を流通させることができる。ここで、区画部４１の両側に形成されている両空間のうち、上方の空間は、火災時の延焼から保護する空間であり、下方の空間が火災の発生を想定した火災側の空間である。火災時には、火災側の空間に配置されている耐火性管体１１の熱膨張性部材３１が加熱される。

このとき、図３に示すように、熱膨張材３２が熱膨張することで、閉塞部７１が形成される。なお、閉塞部７１は、カバー３３の分解生成物を含んでいてもよい。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

（１）耐火性管体１１は、区画部４１を貫通する金属製の区画部貫通管５１と接続して用いられる。耐火性管体１１は、排水を流通する筒部２２を有する金属製の本体管２１と、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材３２を有する熱膨張性部材３１とを備えている。熱膨張性部材３１は、筒部２２内に配置されている。

この構成によれば、延焼時に金属製の本体管２１における筒部２２内において熱膨張材３２が熱膨張することで、金属製の本体管２１の筒部２２を閉塞することができる。したがって、区画部貫通管５１と接続される金属製の本体管２１の内部を通じて区画部貫通管５１へ向かう延焼を抑えることができる。

（２）耐火性管体１１の筒部２２は、区画部貫通管５１の端部５２が挿入される挿入部２２ａを有し、耐火性管体１１の本体管２１は、筒部２２の内周面から突出する突出部２３をさらに有している。突出部２３は、区画部貫通管５１の端部５２における端面５２ａと向かい合う位置に配置されている。耐火性管体１１の熱膨張性部材３１は、区画部貫通管５１の端面５２ａと、突出部２３との間に配置されている。

この場合、熱膨張性部材３１は、金属製の本体管２１における突出部２３と、金属製の区画部貫通管５１の端面５２ａとの間のスペーサとなるため、金属製の本体管２１における突出部２３と、金属製の区画部貫通管５１の端面５２ａとの当接を回避することができる。これにより、例えば、耐火性管体１１と区画部貫通管５１との接続の際に加わる衝撃を熱膨張性部材３１によって緩和することができる。また、例えば、耐火性管体１１と区画部貫通管５１とを接続した後の耐火構造（配管構造）において外部から振動が加わった際に、金属製の本体管２１における突出部２３と、金属製の区画部貫通管５１の端面５２ａとが擦れることを回避することができる。したがって、耐火性管体１１又は区画部貫通管５１を好適に保護することができる。

（３）熱膨張材３２は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーとを含有し、熱膨張材３２中の熱可塑性エラストマーの含有量は、５０質量％を超えることが好ましい。この場合、熱膨張材３２の柔軟性が高まることで、熱膨張材３２の割れを抑えることができる。

また、本実施形態のように熱膨張性部材３１が配置される場合、金属製の本体管２１における突出部２３と、金属製の区画部貫通管５１の端面５２ａとの間における熱膨張材３２の緩衝機能を高めることができる。これにより、金属製の本体管２１における突出部２３と、金属製の区画部貫通管５１の端面５２ａとの間の衝撃をより緩和することができる。したがって、耐火性管体１１又は区画部貫通管５１をより好適に保護することができる。

（４）熱膨張性部材３１は、熱膨張材３２を被覆する樹脂製のカバー３３をさらに有している。カバー３３は、本体管２１の筒部２２の径方向において熱膨張材３２の内面側を覆う構成を有している。

この場合、熱膨張材３２と排水との接触が樹脂製のカバー３３によって抑えられることで、例えば、熱膨張材３２の性能を維持することが容易となる。したがって、熱膨張材３２の性能を十分に発揮させることが可能となる。

（５）耐火性管体１１の筒部２２において挿入部２２ａ側の管径Ｄ１は、挿入部２２ａとは反対側の端部２２ｂ側の管径Ｄ２よりも小さい。熱膨張性部材３１は、管径Ｄ１を有する挿入部２２ａ側に配置されている。このように管径Ｄ１を有する挿入部２２ａ側に熱膨張性部材３１を配置することで、管径Ｄ２を有する端部２２ｂ側に熱膨張性部材３１を配置するよりも、閉塞の求められる面積が小さくなるため、効率的に筒部２２を閉塞することができる。

（６）熱膨張性部材３１のカバー３３は、熱膨張材３２を挟み込むことで熱膨張材３２を保持している。この場合、熱膨張材３２に対するカバー３３の位置決めが容易となる。したがって、例えば、本体管２１の筒部２２内に配置された熱膨張性部材３１において、熱膨張材３２に対するカバー３３の位置がずれることを抑えることができる。また、例えば、熱膨張材３２とカバー３３とを一体とした状態で熱膨張性部材３１を取り扱うことができるため、熱膨張性部材３１を本体管２１に取り付ける作業が容易となる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図４に示すように、熱膨張性部材３１は、筒部２２の挿入部２２ａ側とは反対側となる端部２２ｂ側に配置してもよい。この場合であっても、延焼時に熱膨張材３２が熱膨張することで、筒部２２内を閉塞することが可能である。

・熱膨張性部材３１は、区画部貫通管５１の端面５２ａと突出部２３との間に配置される部分に加えて区画部貫通管５１の外周面と、本体管２１の内周面との間に配置される部分を有していてもよい。

・上記熱膨張材３２は、両端部を有する環状に形成されているが、無端環状の熱膨張材に変更することもできる。また、熱膨張材３２は、筒部２２の周方向に沿って配置される複数から構成することもできる。

・熱膨張性部材３１のカバー３３を省略することもできる。
・カバー３３は、熱膨張材３２の内周面側のみを覆うように変更することもできる。この場合、カバーと熱膨張材３２との間に接着層を設けることで、熱膨張材３２とカバーとを接合することができる。また、熱膨張材３２の内周面側のみを覆うように構成したカバーに凹凸を形成し、その凹凸に熱膨張材３２の内周面側を嵌め込むことで、熱膨張材３２とカバーとを接合することもできる。

・図５（ａ）に示すように、上記カバー３３を上壁部３４ａと、下壁部３４ｂと、上壁部３４ａと下壁部３４ｂとを連結する連結壁部３４ｃとを有するカバー３４に変更することもできる。このカバー３４のように、熱膨張材３２を上下方向から上壁部３４ａ及び下壁部３４ｂによって挟み込むことで、熱膨張材３２を保持することもできる。なお、熱膨張材３２を挟み込むカバー３３，３４の連結壁部３３ｃ，３４ｃは、熱膨張材３２に接触していてもよいし、熱膨張材３２と離間していてもよい。

・図５（ｂ）に示すように、カバー３４における上壁部３４ａと下壁部３４ｂとのいずれか一方を省略してもよい。
・本体管２１の突出部２３を省略してもよい。この場合、熱膨張性部材３１と筒部２２の内周面との間に必要に応じて接着層を設けることで、熱膨張性部材３１を筒部２２内に固定することができる。

・本体管２１と区画部貫通管５１との接続構造は、本体管２１の筒部２２に区画部貫通管５１の端部５２が挿入される接続構造に限定されず、区画部貫通管５１の端部５２に本体管２１の筒部２２が挿入される接続構造であってもよい。

・区画部貫通管５１が設けられる区画部４１は、最下階と、最下階の直上の直上階とを区画する床に限定されず、その他の階を区画する床であってもよい。また、区画部４１は、隣り合う室を区画する壁であってもよい。

・耐火性管体１１の筒部２２において、挿入部２２ａ側の管径Ｄ１と端部２２ｂ側の管径Ｄ２とは同じであってもよい。また、耐火性管体１１の軸方向を横方向として使用する場合、挿入部２２ａ側の管径Ｄ１は、端部２２ｂ側の管径Ｄ２よりも小さくてもよい。

・耐火性管体１１の本体管２１は、ベンド管に限定されず、直管であってもよい。また、耐火性管体１１の端部２２ｂに接続される管の材質や形状についても適宜変更することができる。

・熱膨張材３２の組成は、上記実施形態の組成に限定されず、市販されている熱膨張材を用いてもよい。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。

（イ）前記熱膨張材は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーと形状安定材とを含有し、前記形状安定剤は、ポリカーボネート樹脂を含む耐火性管体。
（ロ）区画部と、前記区画部を貫通する金属製の区画部貫通管と、前記区画部貫通管と接続して用いられる耐火性管体と、を備える耐火構造であって、前記耐火性管体は、排水を流通する筒部を有する金属製の本体管と、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材を有する熱膨張性部材と、を備え、前記熱膨張性部材は、前記筒部内に配置される耐火構造。

１１…耐火性管体、２１…本体管、２２…筒部、２２ａ…挿入部、２３…突出部、３１…熱膨張性部材、３２…熱膨張材、３３，３４…カバー、４１…区画部、５１…区画部貫通管、５２…端部、５２ａ…端面。

Claims (4)

1. 区画部を上下に貫通する金属製の区画部貫通管と接続して用いられる耐火性管体であって、
   排水を流通する筒部を有する金属製の本体管と、
   延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材を有する熱膨張性部材と、を備え、
   前記熱膨張性部材は、前記筒部内に配置され、
   前記本体管は、排水の流路がＬ字状となる曲部を有するベンド管であり、
   前記本体管の前記筒部は、
   前記区画部貫通管の下端部が挿入される挿入部と、
   前記挿入部の反対側となる下流側に位置し、樹脂製の横管が接続される端部と、を有し、
   前記筒部の前記挿入部側の内径は、前記筒部の前記端部側の内径よりも小さく、
   前記熱膨張性部材は、前記挿入部側に配置され、
   前記本体管は、前記筒部の内周面から突出する突出部をさらに有し、
   前記突出部は、前記区画部貫通管の前記端部における端面と向かい合う位置に配置され、
   前記熱膨張性部材は、前記区画部貫通管の前記端面と、前記突出部との間に配置され、
   前記熱膨張材は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーとポリカーボネート樹脂とを含有し、
   前記熱膨張材中の前記熱可塑性エラストマーの含有量は、５０質量％を超え、
   前記熱膨張材中のポリカーボネート樹脂の含有量は、１５質量％以上、３０質量％以下の範囲内であることを特徴とする耐火性管体。
2. 前記熱膨張性部材は、前記熱膨張材を被覆する樹脂製のカバーをさらに有し、
   前記カバーは、前記筒部の径方向において前記熱膨張材の内面側を覆う構成を有することを特徴とする請求項１に記載の耐火性管体。
3. 区画部を貫通する金属製の区画部貫通管と接続して用いられる金属製の本体管に装着される用途に用いられる熱膨張性部材であって、
   前記本体管は、排水を流通する筒部を有し、
   前記熱膨張性部材は、延焼時の熱により熱膨張する熱膨張材と、前記筒部の径方向において前記熱膨張材の内面側を覆うカバーとを備え、前記筒部に配置されるものであり、
   前記カバーは、前記熱膨張材を挟み込むことで前記熱膨張材を保持し、
   前記熱膨張材は、膨張黒鉛と熱可塑性エラストマーとポリカーボネート樹脂とを含有し、
   前記熱膨張材中の前記熱可塑性エラストマーの含有量は、５０質量％を超え、
   前記熱膨張材中のポリカーボネート樹脂の含有量は、１５質量％以上、３０質量％以下の範囲内であることを特徴とする熱膨張性部材。
4. 前記熱膨張材は、前記筒部の周方向に沿った長手方向を有し、
   前記カバーは、前記熱膨張材の内面側を覆う内側壁部と、前記熱膨張材の外面側を覆う外側壁部と、前記内側壁部と前記外側壁部とを連結する連結壁部とを有し、
   前記内側壁部と前記外側壁部とによって前記熱膨張材の幅方向における両側面を挟み込むことで前記熱膨張材を保持することを特徴とする請求項３に記載の熱膨張性部材。

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