(57)【要約】【課題】簡易な構造によって、煙層の厚さ寸法が小さい場合においても、排煙効率の低下を防止することが可能になる排煙ダクトの設置構造を提供する。【解決手段】天井１１の下方に排煙ダクト１３を配設し、かつ当該排煙ダクト１３の下面以外の面に、好ましくは上面に、排煙口１４を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井の下方に排煙ダクトを配設し、かつ当該排煙ダクトの下面以外の面に、排煙口を形成したことを特徴とする排煙ダクトの設置構造。
【請求項２】
上記排煙ダクトの上面に、上記排煙口を形成したことを特徴とする請求項１に記載の排煙ダクトの設置構造。
【請求項３】
上記天井は、直天井であることを特徴とする請求項１または２に記載の排煙ダクトの設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災発生時に、室内の煙を建物外に排気するための排煙ダクトの設置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械排煙の場合、建物の天井部分には、火災発生時に居住者の避難を円滑に行わせるために、室内に充満しようとする煙を建物外に排気するための排煙ダクトが設けられている。
図１０は、従来のこの種の排煙ダクトの設置構造を示すもので、上階の床スラブ１と下方の天井板２との間の天井裏空間３に排煙ダクト４が設けられ、この排煙ダクト４の下面に、天井板２の開口に連通する排煙口５が形成されたもので、排煙ダクト４に接続された図示されない排気ファンによって、室内に発生した煙を排煙口５から吸引して建物外に排気するようにしたものである。
【０００３】
ところで、このような排気ファンを用いた機械排煙においては、同図に示すように、排気量に比べて煙層６の厚さ寸法が小さいと、煙のみならず当該煙層６の下方の空気層７を誘引することが、下記非特許文献１においてSpratt等の実験によって示されている。
【０００４】
そしてこの結果、排煙効率の低下を招くことから、下記非特許文献２、３においては、排煙風量や煙層厚さに応じて、排煙効率を低減して設計する方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】D Spratt and A J M Heselden, EFFICIENT EXTRACTION OF SMOKE FROM A THIN LAYER UNDER A CEILING, Fire Research Note No.1001, 1974.2
【非特許文献２】2001年版避難安全検証法の解説及び計算例とその解説、平成１３年
【非特許文献３】建築研究振興協会、BRI2002  二層ゾーン建築内煙流動モデルと予測計算プログラム  2003年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造によって、煙層の厚さ寸法が小さい場合においても、排煙効率の低下を防止することが可能になる排煙ダクトの設置構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の排煙ダクトの設置構造は、天井の下方に排煙ダクトを配設し、かつ当該排煙ダクトの下面以外の面に、排煙口を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記排煙ダクトの上面に、上記排煙口を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記天井が、直天井であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、排煙ダクトを天井の下方に配置するとともに、当該排煙ダクトの下面以外に排煙口を形成することにより、従来のように排煙ダクトの下面に排煙口を形成した場合と比較して、煙層の下方の空気層の空気を吸引することが少なくなる。この結果、簡易な構造によって、煙層の厚さ寸法が小さい場合においても、煙層の下方の空気の吸引に起因する排煙効率の低下を防止することが可能になる。
【００１１】
ここで、排煙ダクトの下面以外の面とは、具体的には上記排煙ダクトの上面または側面であるが、後述する本発明者等の解析結果に見られるように、請求項２に記載の発明のように、上記排煙ダクトの上面に排煙口を形成した場合に、煙層のみを効果的に排出することが可能となり、よって最も優れた効果が得られる。
【００１２】
また、請求項１または２に記載の発明において、排煙口を排煙ダクトの側面または上面に形成する結果、必然的に排煙ダクトを天井の下方に配設する必要があるために、設計上、特に請求項３に記載の発明のように、上記天井が直天井である建物において、その適用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の排煙ダクトの設置構造の一実施形態および煙の排出状態を模式的に示す要部の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例の解析に用いたモデルを示す斜視図である。
【図３】上記実施例の比較例の解析に用いたモデルを示す斜視図である。
【図４】図２のモデルの解析結果を示す排煙ダクト周囲の温度分布図である。
【図５】図３の比較例の解析結果を示す排煙ダクト周囲の温度分布図である。
【図６】上記実施例および比較例における時間の経過に対する吸引空気の平均温度の変化の解析結果を示すグラフである。
【図７】上記実施例および比較例において、排煙口の設置高さを基準にした煙（高温空気）層境界の高さ（ｍ）における吸引空気の平均温度（℃）の変化を示すグラフである。
【図８】上記実施例および比較例において、排煙口の設置高さを基準にした煙（高温空気）層境界の高さ（ｍ）における煙層からの吸引流量（ｍ3／ｓ）の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施形態および煙の排出状態を模式的に示す要部の縦断面図である。
【図１０】従来の排煙ダクトの設置構造および煙の排出状態を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る排煙ダクトの設置構造の一実施形態を示すもので、図中符号１０が上階の床スラブである。
この建物においては、当該床スラブ１０の下面１１が、居室１２における天井とされ、当該天井１１の下方に、排気ファン（図示を略す。）に接続された排煙ダクト１３が配設されている。そして、この排煙ダクト１３の上面に、排煙口１４が形成されている。
【００１５】
これにより、上記排煙ダクトの設置構造においては、火災時に居室１２内に発生した煙を、排気ファンにより上記排煙ダクト１３の上面に形成した排煙口１４から吸引して、排煙ダクト１３から建物外に排気するようになっている。
【００１６】
以上のように、上記構成からなる排煙ダクトの設置構造によれば、排煙ダクト１３を天井１１の下方に配置するとともに、この排煙ダクト１３の上面に、排煙口１４を形成しているために、図１０に示した従来の設置構造のように、排煙ダクト４の下面に排煙口５を形成した場合と比較して、煙層１５の下方の空気層１６の空気を吸引することがない。このため、簡易な構造によって、煙層１５の厚さ寸法が小さい場合においても、煙層１５の下方の空気の吸引による排煙効率の低下を防止することができる。
【実施例】
【００１７】
本発明の効果を検証するために、図２および図３に示す解析モデルに基づいて、直天井の室を横断するように設けられた排煙ダクトに、本発明の実施例である上面に排煙口を形成した場合（図２）と、比較例である下面に排煙口を形成した場合（図３）とについて、排煙に与える影響について数値流体解析を用いて検討した。
【００１８】
解析には、米国NISTが配布しているFire Dynamics Simulator（FDS）を用いた。また、計算対象は、図２および図３に示したもの共に、室温20℃の５ｍ×５ｍの気流のない室に、50ｃｍ角の排煙ダクトが当該室を横断するように設けられるとともに、天井から３ｍ下の位置まで200℃の煙（高温空気）が充満している場合を想定しており、上記排煙ダクトの排煙口は30ｃｍ角とし、排煙口のどの点でも、一様に８m/sの風速で吸引する条件とした。また、モデル空間の上面および側面は断熱条件の壁とし、下面は大気開放条件にすると共に、放射伝熱の計算を行わないことで、低温空気との混合以外で煙（高温空気）の温度が低下することがないようにした。
【００１９】
図４〜図８は、上記解析の結果を示すものである。
先ず、図４および図５は、各々図２および図３に示した排煙ダクトの軸方向に垂直で、かつ排煙口の中心を通る面の天井から３ｍ下の位置までの温度分布を示すものであり、中央の四角形が排煙ダクトである。また、図６は、排煙口から吸引する煙（空気）の時間の経過に伴う平均温度を示すもので、実線が図２に示した実施例、点線が図３に示した比較例である。平均温度が200℃に近いほど、排煙口からの低温空気の混入が少なく、煙（高温空気）だけを効率よく排煙していることを示している。
【００２０】
全体的な傾向として、煙（高温空気）と低温空気の境界が上昇すると、図５に見られる排煙ダクトの下面に排煙口を設置した場合は、低温空気を吸い込むようになる結果、吸引空気温度が低下してゆくのに対して、図４に示す排煙ダクトの上面に排煙口を設置した場合は、排煙口に煙（高温空気）と低温空気の境界が接近してもそれほど低温空気を吸引せず有効に煙（高温空気）を吸引するのが見てとれる。
【００２１】
ただし、上記比較は、排煙ダクトの設置高さを同じとしているために、排煙口の向きの違いに加えて、排煙口の設置高さの違いによる効果も含まれている。
【００２２】
そこで、排煙口の向きだけによる効果の違いをみるために、煙（高温空気）と低温空気の境界と排煙口との距離に着目して比較すると、当該距離が同程度なのは例えば図４（ｂ）に示す上面に設置した場合の６０秒後と、図５（ｂ）に示す下面に設置した場合の４５秒後であるが、それぞれの吸引空気温度は１９８℃、１５６℃であり、排煙口を上面に設置した方が有効に煙（高温空気）を吸引することが判る。なお、同様のことは、図４（ｃ）に示す上面に設置した場合の７０秒と、図５（ｃ）に示す下面に設置した場合の６０秒との比較からも判る。
【００２３】
さらに、図７は、上記結果を、排煙口の設置高さを基準にして、煙（高温空気）と低温空気の境界の高さ（ｍ）が上昇してゆくのに対応して、吸引空気温度（℃）が変化する様子をグラフ化したものであり、図８は、排煙口の設置高さを基準にして、煙（高温空気）と低温空気の境界の高さ（ｍ）が上昇してゆくのに対応して、煙（高温空気）層からの吸引流量（ｍ3／ｓ）が変化する様子をグラフ化したものである。
【００２４】
これら解析結果を示す図４〜図８に見られるように、煙（高温空気）と低温空気の境界高さが上昇して排煙口の設置位置高さを上回る段階においてまで、排煙口を排煙ダクト上面に設置する方が下面に設置するより有効な吸引が行われることが判る。このことは、反対に、火災初期において、煙（高温空気）が未だ充満しておらず、煙（高温空気）が天井から溜まってゆく途中で、煙（高温空気）と低温空気の境界高さが排煙口の設定位置高さまで達していない場合においても、有効な吸引が行われることも示している。
【００２５】
なお、上記実施形態および実施例においては、排煙ダクト１３の上面に排煙口１４を形成した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、排煙ダクト２０の側面に排煙口２１を形成してもよく、この場合においても、図１０に示した従来のものよりも、煙層２２の下方の空気層２３の空気を吸引することによる排煙効率の低下を抑制することが可能である。
【００２６】
また、本発明は、排煙ダクトが天井の下方に配設されていることを要件としているが、煙の流動に対する影響が少なく、よって上述した作用効果を奏する限りにおいて、当該排煙ダクトの下方に、格子状等の部材等を意匠的に設置する場合も含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
火災発生時に、室内の煙を建物外に排気するための排煙ダクトの設置構造として利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  天井
１３、２０  排煙ダクト
１４、２１  排煙口
１５、２２  煙層
１６、２３  空気層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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