(57)【要約】      （修正有）【課題】排煙機の保護（常時排煙）を前提とする排煙性と延焼性の矛盾の解消。【解決手段】生活空間を形成する多層構造４と、多層構造４に多層状に配置される排煙ネットワークとから構成されている。排煙ネットワークは、排煙ダクト６と、排煙ダクト６に介設される排煙機８と、排煙ダクト６の中で流れる煙流を冷却してダクトの中に熱ダムを形成する冷却構造１７とから形成されている。【選択図】図１
2005198703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生活空間を形成する多層構造と、
前記多層構造に多層状に配置される排煙ネットワークとを具え、
前記排煙ネットワークは、
排煙ダクトと、
前記排煙ダクトに介設される排煙機と、
前記排煙ダクトの中で流れる煙流を冷却して前記排煙ダクトの中に熱ダムを形成する冷却構造とを備える
防災構造。
【請求項２】
前記多層構造の全体又は部分は地中にある
請求項１の防災構造。
【請求項３】
前記排煙機は、
煙流の上流側に配置される第１排煙機と、
前記第１排煙機より下流側に配置される第２排煙機とを備え、
前記熱ダムは、前記第１排煙機の下流側に配置され、且つ、前記第２排煙機の上流側に配置される
請求項１の防災構造。
【請求項４】
前記冷却構造の冷却のための機械的起動は、熱変動対応物質により実行される
請求項１の防災構造。
【請求項５】
前記冷却構造は、
前記排煙機より上流側で前記排煙ダクトの中に配置されるダンパーとを具え、
前記ダンパは、前記煙流の温度が規定温度以上に上昇する際に、上流側の前記煙流を絞る絞りを形成している
請求項１の防災構造。
【請求項６】
前記冷却構造は、
前記多層構造に配置される水源と、
前記水源の水を前記排煙ダクトの中に導入する給水管とを具える
請求項１の防災構造。
【請求項７】
前記給水管は複数の分岐管を備え、
前記複数の分岐管は前記排煙ダクトの中に対してそれぞれに開口する複数の開口を有する開口列を形成し、前記開口列は、より上流側で開口面積が広く分布し、より下流側で開口面積が狭く分布する
請求項６の防災構造。
【請求項８】
前記開口列はより上流側開口と下流側開口を含み、
前記上流側開口の断面積は前記開口列の下流側開口の断面積より広い
請求項７の防災構造。
【請求項９】
前記給水管は複数の分岐管を備え、
前記複数の分岐管は前記排煙ダクトの中に対してそれぞれに開口する複数の開口を有する開口列を形成し、前記複数の開口は前記煙流の流れ方向に概ね直交する方向に配列され、
前記開口列は、前記排煙ダクトのより中央側で開口面積が広く分布し、前記排煙ダクトのより壁面側で開口面積が狭く分布する
請求項６の防災構造。
【請求項１０】
前記給水管は複数の分岐管を備え、
前記複数の分岐管は前記排煙ダクトの中に対してそれぞれに開口する複数の開口を有する開口列を形成し、
前記開口は第１種開口と第２種開口を含み、
前記第１種開口と前記第２種開口はともに壁面から中央寄りに延び、
前記第１種開口は前記第２種開口より前記壁面から前記中央寄りに長く延び、且つ、前記第１種開口の流れ方向横幅は前記第２種開口の流れ方向横幅より狭い
請求項６の防災構造。
【請求項１１】
前記給水管が前記排煙ダクトの中で開口する開口の断面積は可変であり、前記煙流温度がより高い場合に前記断面積はより広く変化する
請求項６の防災構造。
【請求項１２】
前記開口の位置は温度の変化に対応して変化する
請求項１１の防災構造。
【請求項１３】
前記冷却構造は、
前記排煙機より上流側で前記排煙ダクトの中に配置される熱交換器を具え、
前記熱交換器は、
前記煙流に熱接合する吸熱体と、
前記吸熱体の熱を前記排煙ダクトの外側に伝達して前記排煙ダクトの外側で前記熱を放熱する放熱器を備える
請求項１の防災構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防災構造に関し、特に、大深度型の地中防災構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高層化工法、大深度工法の技術の進展は、大規模な鉛直方向空間構造、特に、地下（地中）空間の創出を実現する。公知の防災システムは、大規模地中空間で発生する災害には無力であると考えられる。警報の種類が多く警報器の数が多く、多数の警報器の多様な警報内容から災害の状況を迅速に且つ的確に判断することは、人又はコンピュータにとって困難である。可燃物貯蔵箇所の煙感知器の作動は、必ずしも火災を知らせていることにならず、可燃物、電源がない箇所の煙感知器の煙関知信号は誤作動に基づく可能性が小さくなく、煙センサとともに熱センサが作動している場合には、放火の可能性が高い。放火であるかどうかは、人又はコンピュータでは判断が困難である。
【０００３】
火災発生に対する適正な避難と消防活動のためには、煙の挙動の認識が重要である。大深度地中構造では、その挙動を予測することが困難であり、被害の拡大程度（延焼程度）を予測することが困難である。人又はコンピュータにより推定される現状に対して仮に対策が採られる場合に、その効果の予測は困難であり、又は、逆効果的である。１台の排風機には複数のダクトが接続され、その複数のダクトは網目状に枝分かれし、更には、１つの部屋と他の部屋はドアで繋がっていて、扉、ダンパの開閉状態の変更は施設全体に予測不可能の影響を与えて、逆効果を招く恐れが強い。高深度の地下鉄、複雑構造の大深度構造では、避難者は現在位置を確認することが困難であり、避難経路の認識が乏しい。地中構造内の避難者は、上方に流れる煙流が充満する避難経路に迷い込む恐れが大きい。避難時の混乱は、災害弱者の優先避難を困難にする。このように、公知の防災システムは、地中構造に対して無力である。
【０００４】
地下空間は、高深度化と複雑化が進んでいる。そのような地下空間から緊急的に脱出することは困難である。火災時の現実の避難速度が想定されている避難速度より遅い場合には、設備されている排煙能力が間に合わず、避難者が煙に巻き込まれることを回避することが困難である。現実の避難時間が想定されている避難時間より長い場合には、発生する煙が拡散して避難路に流出する。そのような状況で待避行動をとることは、困難であり又は不可能である。化学物質が拡散している状況でその拡散空間が室温に維持されている場合には、分子量又は比重が空気より大きい化学物質は、普通には上方部位に配置される排煙装置により排出する排煙効果は薄い。
【０００５】
排煙性と延焼性は、相矛盾する。排煙ダクトの入り口に防火ダンパ（熱ヒューズダンパ）が設置される。排煙ダクトの温度が規定温度を越える時には、防火ダンパが閉止する。防火ダンパの閉止は、排煙ダクトに付随する排煙機を熱から保護する。このような排煙性の抑制は、排煙ダクトを設ける趣旨に反する。排煙性が良好であることは、新鮮な空気の導入を促進し、延焼性を増大させ、飛び火が生じて、新たな火源の数を増大させる。防火ダンパが作動すれば、防火ダンパが作動していない部屋の排煙機により排煙を行うことを余儀なくされる。このような排煙には、下記の問題点が存在する。
（１）発生源から排煙しないので、排煙効率が低下する。
（２）発生源の煙を他の部屋を介して排煙することは、煙の拡散を促進し、隣接の部屋に対する煙の呼び込みを招く。
（３）全ての防火ダンパが閉止すれば、排煙能力は著しく低下し、消防活動に支障が出る。火災が十分に進行して延焼面積が大きくなった場合に、全ての防火ダンパが作動している可能性がある。
【０００６】
このような矛盾的な問題点の解消のためには、火災発生源又はその近傍の排煙機により排煙を継続的に行うことが重要であるが、排煙を実行することは新鮮な空気の導入による火源の温度の上昇と排気温度の上昇を招く。このように、排煙機と防火ダンパは、互いに矛盾的に動作する。排煙機の高熱による故障は、防災の点で回避されなければならない。排煙機を駆動する駆動器（例示：電動モータ）は、高熱で故障する部分（トランジスタ、励磁コイル）を持つ。高熱により、排煙機の部分が変形し、潤滑材が変質して回転軸又は軸受が焼き付き、モータの過加熱による機能喪失、配線の焼損のような配線不良が生じる。
【０００７】
一時的な避難設備である防災シェルタの重要性の再考が重要である。断熱性二重構造のシェルタは、後掲特許文献１で知られている。冷却構造を持つシェルタは、後掲特許文献２で知られている。熱風発生に対処するための一時的避難構造のシェルタは、後掲特許文献３で知られている。避難口が複数に配置されるシェルタは、後掲特許文献４で知られている。
【０００８】
防災システムは、シェルタ、排煙ダクトのネット配置、多数の位置に配置される多数の温度計・煙探知器、計測器、スプリンクラーを駆動する電気的駆動源、多数の多様な計測器の計測信号に連動する多数の排煙ダクトの開閉と多数の防火扉の開閉を統括的に制御するコンピュータ、避難誘導の通信系のような複雑な機器系統の集まりである。地震に伴う火災の発生時には、そのような多様に複雑に絡み合う機器の制御系の一部又は全部は、その制御が不能になることが予想される。
【０００９】
被害の拡大範囲の予測は困難である。網の目のように繋がる排煙ダクトに多数の位置で介設されているダンパの適正な開閉制御を予測することはコンピュータでも困難である。知的に高度であり安全に保護される場所に設置されるコンピュータは、通信線が途絶えれば無用の長物である。
【００１０】
排煙性と延焼性の矛盾を解決することが求められる。排煙性を確保することは、特に、重要である。
【００１１】
【特許文献１】特許第３０１８４０２
【特許文献２】特開平１１−１４１１７３号
【特許文献３】特開２０００−３４８４８号
【特許文献４】特許第２９２６４７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、排煙性と延焼性の矛盾を解決する防災構造を提供することにある。
本発明の他の課題は、排煙性の確保（常時排煙）を前提として排煙性と延焼性の矛盾を解決する防災構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による防災構造は、生活空間を形成する多層構造（４）と、多層構造（４）に多層状に配置される排煙ネットワークとから構成されている。排煙ネットワークは、排煙ダクト（６）と、排煙ダクトに介設される排煙機（８）と、排煙ダクト（６）の中で流れる煙流を冷却して排煙ダクト（６）の中に熱ダムを形成するする冷却構造とから形成されている。［多層構造（４）は、地中、地下の地中多層構造である点で特に防災効果が高い］。
【００１４】
大深度高層ビル、地下鉄駅のような高深度に建設される構造物で発生する火災は、その熱と煙を含む有害化学物質により甚大な被害を多くの人に及ぼす。煙突化する高層構造物は煙流を生成し延焼をより上層に拡大する。その構造物の中でネット化されている排煙ダクトは、排煙のために高速の高温煙流を作り出し、延焼を促進する原因になるが、排煙ダクトをなくすことはできない。本発明では、排煙ダクトの中に流れる煙流は冷却され、排煙ダクトがネット化されている高層ビルは、全体的に恰も冷蔵庫化する。大半の熱は排煙機により排煙ダクトの中に集中し、その冷却効率が高く、その冷却効果が大きい。温度低下は、延焼を防止する最善の効果を示す。冷却は、排煙機そのものを保護することができる点で極めて効果的である。冷却されてダクト内に流れる煙流はダクト自体を冷却し、排煙機を保護し、排煙性を確保した上で、排煙性と延焼性の矛盾を解消する。排煙性は第１義的に重要であり、排煙機の保護が必要である。排煙機は、下流側に高温煙流を送る。延焼性を低下させるために煙流の冷却が必要であり、且つ、排煙機を保護するために煙流の冷却が第２義的に重要である。
【００１５】
その冷却構造は、排煙機（８）より上流側で排煙ダクト（６）の中に配置されるダンパー（１７）とから形成されている。ダンパ（１７）は、煙流の温度が規定温度以上に上昇する際に、上流側の煙流を絞る絞り（２１）を形成している。絞りは断熱膨張により急冷し、熱を火源側に閉じ込める作用を有し、延焼性の増大を抑制する。物質は一定以上で発火する。そのような閉じ込めは、火源の物質をより速く燃え尽きさせ、且つ、酸素不足により火力が衰えるが、絞りの下流側の煙流の温度は急冷されその延焼性が低下し、煙は速やかに排出される。このように、ダンパは、熱ダムを形成する。
【００１６】
冷却構造は、多層構造（４）に配置される水源（２２）と、水源（２２）の水を排煙ダクト（６）の中に導入する給水管（２３）とから形成されている。給水管（２２）は複数の分岐管（２４）から形成されている。複数の分岐管（２４）は排煙ダクト（６）の中に対してそれぞれに開口する複数の開口（２９）を有する開口列を形成している。開口列は、より上流側で開口面積が広く分布し、より下流側で開口面積が狭く分布する。このような分布は、より高温側の煙流をより急速に冷却し、近傍に対する延焼を効果的に抑制する。
【００１７】
開口列はより上流側開口と下流側開口を含む。開口列の上流側開口の断面積は開口列の下流側開口の断面積より広い。このような分布は、より高温側の煙流をより急速に冷却し、近傍に対する延焼を効果的に抑制する。
【００１８】
複数の分岐管（２３）は排煙ダクト（６）の中に対してそれぞれに開口する複数の開口（２９）を有する開口列を形成する。複数の開口（２９）は煙流の流れ方向に概ね直交する方向に配列されている。開口列は、排煙ダクト（６）のより中央側で開口面積が広く分布し、排煙ダクト（６）のより壁面側で開口面積が狭く分布する。流速がより速い煙流は、より速やかに冷却される。
【００１９】
複数の分岐管（２３）は排煙ダクト（６）の中に対してそれぞれに開口する複数の開口（２９）を有する開口列を形成する。開口（２９）は第１種開口と第２種開口を含む。第１種開口と第２種開口はともに壁面から中央寄りに延びている。第１種開口は第２種開口より壁面から中央寄りに長く延び、且つ、第１種開口の流れ方向横幅は第２種開口の流れ方向横幅より狭い。より流速が速い中央寄りの流れの拡散性が助長され、その冷却効率が高い。
【００２０】
給水管が排煙ダクト（６）の中で開口する開口（２９）の断面積は可変である。煙流温度がより高い場合にその断面積はより広く変化する。断熱膨張効果が増大する。開口位置を温度変化に対応させて変化させることは、冷却効果を強化する。
【００２１】
冷却構造は、排煙機（８）より上流側で排煙ダクト（６）の中に配置される熱交換器を形成する。熱交換器は、煙流に熱接合する吸熱体（３６）と、吸熱体（３６）の熱を排煙ダクト（６）の外側に伝達して排煙ダクト（６）の外側で熱を放熱する放熱器（３８）から形成されている。熱交換が積極化され、延焼防止効果が更に確実に促進される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による防災構造は、排煙性と延焼性の矛盾を克服し、構造物特に大深度構造物を全体に冷蔵庫化することにより、火災の拡大を有効に防止することができる。冷却されてダクト内に流れる煙流はダクト自体を冷却し、排煙機を保護し、排煙性を確保した上で、排煙性と延焼性の矛盾を解消する。排煙性は第１義的に重要であり、排煙機の保護が必要である。排煙機は、下流側に高温煙流を送る。延焼性を低下させるために煙流の冷却が必要であり、且つ、排煙機を保護するために煙流の冷却が第２義的に重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による防災構造の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。図１に示されるように、大深度地中構造１は、岩盤又は岩盤等価構造２の上に支持されている。大深度地中構造１は、地上生活層３と地中生活層４とシェルタ配置層５とから形成され、岩盤２の上に高層化されて建設されている。大質量物体として建造されているシェルタ１０は、大深度地中構造１の最下層領域に接合し地中生活層４の下側に配置されることが特に好ましい。
【００２４】
地中生活層４は多層化されている。地中生活層４の多数の層には、それぞれに、多数本の水平方向排煙ダクトライン６が縦横に又はネット状に配列されている。各層の水平方向排煙ダクトライン６は、複数本の鉛直方向共通排煙ダクトライン７に接続されている。水平方向排煙ダクトライン６には、排煙機８が介設されて装備されている。水平方向排煙ダクトライン６の中の煙と有害ガス（以下、煙流といわれる）は、排煙機８により鉛直方向共通排煙ダクトライン７に送り込まれる。鉛直方向共通排煙ダクトライン７の最上端は、地面上に設置される大型排煙機１１に接続している。排煙機８と大型排煙機１１は、それぞれに、送風翼を内蔵している。
【００２５】
排煙機８と大型排煙機１１は、地中生活層４の中で大域的に又は局所的に発生する煙流気体を大気中に排出する。煙粒子を除去するサイクロンと有害ガスを燃焼させて無害化する煙流気体無害化装置（図示されず）を大型排煙機１１に付属させることは望ましい。状況検知センサユニット１２が複数の適正箇所に配置される。状況検知センサユニット１２は、排煙機８の内部、排煙機８の近傍、又は、各階層の天井部位に設置される。状況検知センサユニット１２は、温度センサ（図示されず）と煙感知センサ（図示されず）と煙流気体流速センサ（図示されず）、その他のセンサ（例示：流量センサ）を形成している。状況検知センサユニット１２は、各階層に位置対応して鉛直方向共通排煙ダクトライン７に介設されることは更に好ましい。
【００２６】
シェルタ１０には、避難入口用ハッチ１３と昇降機の昇降ユニットが内部に対して出入りすることができる昇降ユニット通過用ハッチ１４とが形成されている。避難入口用ハッチ１３は、シェルタ１０の天井面、円筒状側面、鉛直側面、脱出トンネルに向かうトンネル対向面に複数箇所で配置されることが好ましい。シェルタ１０の中には、防災システム用コンピュータ１５が格納されている。状況検知センサユニット１２がそれぞれに出力する検出信号は、有線１６又は無線により防災システム用コンピュータ１５に送信される。防災システム用コンピュータ１５は、その検出信号を解析して多数の排煙機８を群制御する。
【００２７】
本発明による煙流の温度降下方法は、既述の排煙性と延焼性の矛盾を下記の３通りで実現される。
（１）流速法
（２）気化法
（３）熱交換法
以下、各方法について詳述される。
【００２８】
流速法：
図２に示されるように、水平方向排煙ダクトライン６の中の煙流路１６に、開閉ダンパ１７が回転自在に配置される。開閉ダンパ１７は、回転中心部位で枢軸１８により支持されている。枢軸１８は、水平方向排煙ダクトライン６の対向側壁に支持されている。枢軸１８は、防災システム用コンピュータ１５の指令により図に示される動作位置に回転する。開閉ダンパ１７は、それ以上の回転をストッパ１９により阻止される。開閉ダンパ１７には、中心側領域に煙流通過口２１が開けられている。開閉ダンパ１７は、排煙機８より上流側に配置されている。位置Ｐｕは、火源存在側に一致する上流側を示している。位置Ｐｄは、排煙側に一致する下流側を示している。状況検知センサユニット１２により検出する上流側煙流温度が規定温度より高くなる時に、防災システム用コンピュータ１５は開閉ダンパ１７を動作位置に動作させる信号を開閉ダンパ１７に送信する。動作用モータ（図示されず）の出力軸は、枢軸１８に結合している。動作位置は、開閉ダンパ１７の煙流断面積が動作前の煙流断面積より少ない位置として定義される。
【００２９】
煙流のエネルギーは、近似的に、次式で表される。
単位質量当たりの総エネルギー＝Ｕ＋ＰＶ＋ｇＺ＋ｖ・ｖ／２
Ｕ：内部エネルギー
Ｐ：圧力
Ｖ：体積
ｇ：重力加速度
Ｚ：高さ
ｖ：速度
内部エネウギーＵと圧力エネルギーＰＶとの和は、エンタルピーと呼ばれる慣わしである。このエンタルピーは温度Ｔの関数であるとみなすことができ、理想気体では、
ｈ＝（Ｃｖ＋Ｒ）Ｔ
Ｃｖ：定積比熱
Ｒ：気体定数
で表される。既述の式は、下記式で表される。
単位質量当たりの総エネルギー＝ｈ（Ｔ）＋ｇＺ＋ｖ・ｖ／２
【００３０】
流体の全エネルギーは保存される。位置エネルギーｇＺの増加又は運動エネルギーの増加（流速ｖの増大）は、エンタルピーｈを低下させる。建築構造上で、Ｚの増加は困難である。水平方向排煙ダクトライン６の中を通過する流体の流量は、ρＳｖで表される（ρ；密度，Ｓ；流路断面積）。排煙機８の能力に大きい影響がない範囲の流路断面積Ｓの低下は、排気流量は保存されているので、流速ｖを増大させ、エネルギー保存により、温度Ｔが低下する。上流側位置Ｐｕの温度Ｔｕと下流側位置Ｐｄの温度Ｔｄの関係は、下記式で表される。
Ｔｄ＜Ｔｕ
このような温度低下は、下流側に位置する排煙機８を保護し、上流側の流れを止めるダンパーを起動する必要がなく、排煙を続行することができ、排煙性と延焼性の矛盾を解決することができる。ダンパは、熱ダムを形成する。
【００３１】
開閉ダンパ１７を回転する駆動力は、既述のモータに代えられて、温度の昇降により変形するバイメタルが用いられる。煙流通過口２１は、多孔性板で形成され得る。
【００３２】
気化法：
図３に示されるように、消火用スプリンクラーに消火用水を供給する水源２２が地中生活層４に装備されている。分配給水管２３は、水源２２に接続している。分配給水管２３は多数の分配管枝２４を形成している。分配管枝２４のそれぞれの端部は、ダクト内の流路で開口する開口２５として形成されている。分配給水管２３の共通管部分に給水弁２６が介設される。給水弁２６の開閉力は、煙流の速度エネルギーを変換する風車（図示されず）の回転エネルギーから得ることができる。このような変換は、排煙機８のエネルギーの一部を給水弁２６の開閉力として利用することを可能にする。そのような風車は、遠流路１６に装置される。水源２２は、飲料水、非飲料水のような生活用水を貯留する多数の水タンクとして複数の中層階に装備されている。
【００３３】
火災発生時に動作を開始するスプリンクラーから放出される大量の消火用水又は水源２２の水は、分配給水管２３を介して多数の開口２５から水平方向排煙ダクトライン６の中に散布的に放出される。そのような水は、水平方向排煙ダクトライン６の中の煙流の熱を受けて蒸発し、煙流温度は気化熱を奪われて急速に降下する。ネット形成の水平方向排煙ダクトライン６と鉛直方向共通排煙ダクトライン７は、鉛直方向と水平方向に長く延び、その中の煙流は熱を広域的に輸送する。煙流温度は急速に低下して、発火点を越える温度の熱と、排煙機の故障原因である高熱煙流は広域的に輸送されない。煙流の排気は、火源を含む部屋に対する新鮮な空気の導入を促進し、火源の周囲の温度は一時的に上昇するが、火源の周囲の高温気体は水平方向排煙ダクトライン６に速やかに吸入され、水平方向排煙ダクトライン６の中で急速に冷却される。このように排煙は促進され、且つ、延焼が抑制され、且つ、排煙機が保護される。
【００３４】
図４は、気化法の冷却効率を向上させる実現態を示している。平面断面で表される図４には、ダクト底面２７が現れている。排煙機（図示されす）で吸引される煙流２８の上流側点と下流側点は、ＰｕとＰｄで表されている。ダクト底面２７からダクト上面（天井面）に向かって水が噴出する多数の噴出口２９は、上流側から下流側に向かって適正間隔で並んで配列されている。噴出水流は煙流に対して概ね直交方向に噴射される。より上流側の噴出口２９はより広い開口面積に対応し、より下流側の噴出口２９はより狭い開口面積に対応する。一般的には、より上流側で噴出口２９はより広い開口面積分布を有し、より下流側で噴出口２９はより狭い開口面積分布を有する。全ての噴出口２９が互いに同じ開口面積に形成されている場合には、より上流側で噴出口２９の分布密度が高く、より下流側で噴出口２９の分布密度が低い。図５は、単位長さ当たりの開口面積を示し、横軸は上流側から下流側に向かう水平方向排煙ダクトライン６又は鉛直方向共通排煙ダクトライン７の流れ方向位置座標ｘを示し、縦軸は単位長さ当たりの面積Ｓを示している。
Ｓ＝Ｓ（ｘ）
図示例では、
ｄＳ／ｄｘ＜０，特には、ｄＳ／ｄｘ＝一定＜０
このように、上流側でより高温である煙流はより急速に温度降下し、一定総噴出量の水による冷却効率はより高く設計されている。
【００３５】
図６は、気化法の冷却効率を向上させる他の実現態を示している。平面断面で表される図６には、ダクト底面２７が現れている。排煙機（図示されす）で吸引される煙流２８の上流側点と下流側点は、ＰｕとＰｄで表されている。ダクト底面２７からダクト上面（天井面）に向かって水が噴出する多数の噴出口２９は、煙流方向に直交する方向に適正間隔で並んで配列されている。噴出水流は煙流に対して概ね直交方向に噴射される。中央により近い側の噴出口２９はより広い開口面積に対応し、中央からより遠い（ダクト壁により近い）側の噴出口２９はより狭い開口面積に対応する。一般的には、中央により近い側の噴出口２９はより広い開口面積分布を有し、中央からより遠い側の２９はより狭い開口面積分布を有している。全ての噴出口２９が互いに同じ開口面積に形成されている場合には、中央（中心、中心線）により近い側で噴出口２９の分布密度が高く、中央からより遠い側で噴出口２９の分布密度が低い。図７は、単位長さ当たりの開口面積を示し、横軸は煙流に直交する方向に向かう水平方向排煙ダクトライン６又は鉛直方向共通排煙ダクトライン７の流れ方向直交位置座標ｙを示し、縦軸は単位長さ当たりの面積Ｓを示している。
Ｓ＝Ｓ（ｙ），特に、（Ｓ−ａ）２＋（ｙ−ｂ）２ ＝一定
このような面積分布は、円で表される。一方側壁近傍と他方側壁近傍で単位長さ当たり面積は狭く、中心線側で単位長さ当たり面積は広い。
ｄＳ／ｄｙ＞０，ｙ＜ｂ
ｄＳ／ｄｙ＜０，ｙ＞ｂ
関数形の円は、楕円、放物線、その他の曲線、又は、直線で代替される。
【００３６】
排煙機が有効に動作し高温煙流が高速で吸引されている場合には、煙流は壁面近くで乱流化し、その滞留時間が長い。滞留時間が長い（流速が遅い）壁面領域で噴出口面積が狭く、流速が速い壁面領域で噴出口面積が広く設計することは、一定噴出水量ではその冷却効率が高い。本実現態は、排煙性と延焼性の矛盾を解消する点で既述の実現態に同じである。
【００３７】
図８は、気化法の冷却効率を向上させる更に他の実現態を示している。正面断面で表される図８には、ダクト側面３１が現れている。排煙機（図示されす）で吸引される煙流２８の上流側点と下流側点は、ＰｕとＰｄで表されている。ダクト天井面３２（又は底面）からダクト底面２７に向かって水が噴出する多数の噴出口２９は、煙流方向に適正間隔で並んで配列されている。噴出水流は煙流に対して概ね直交方向に噴射される。図８は、噴出口断面積が互いに異なる３通りの噴出口２９−１，２，３を示している。噴出口２９−１の断面積は噴出口２９−２の断面積より広く、噴出口２９−２の断面積は噴出口２９−２の断面積より広い。断面積がより広い噴出口２９−１の下端の高さ位置は、中心線Ｌに対してより高い（中心線Ｌに対してより遠い）。最小断面積の噴出口２９−３の下端の高さ位置は中心線Ｌに最近接している。最小断面積の噴出口２９−３の下端の高さ位置は中心線Ｌを越えない。図９は、噴出口２９の高さ位置を示している。横軸は噴出口面積Ｓを示し、縦軸は高さ位置Ｈを示す。
Ｈ＝Ｈ（Ｓ），特に、Ｈ＝ｋＳ＋ａ，Ｈ＞０（中央線位置でＨ＝０）
ｄＨ／ｄＳ＞０
【００３８】
断面積がより大きい噴出口２９−１から噴射されるより多い量の噴出水は、中央線Ｌに向かってより多く拡散し、断面積がより小さい噴出口２９−３から噴射されるより少ない量の噴出水は、中央線Ｌにより多く注入される。このような断面積と高さ位置の調整は、水平方向排煙ダクトライン６の中の全領域で注入される水の量が均一化され、一定噴出水量ではその冷却効率が高い。本実現態は、排煙性と延焼性の矛盾を解消する点で既述の実現態に同じである。流れ方向の拡散速度は流れ方向に直交する方向の拡散速度に比べて速いので、噴出口の流れ方向の間隔は噴出口の直交方向の間隔より大きく設計されることが好ましい。噴出口２９−３は直交方向の配列に適し、噴出口２９−１は流れ方向の配列に適している。
【００３９】
図１０は、気化法の冷却効率を向上させる更に他の実現態を示している。本実現態では、多数の噴出口の配列は考慮されず、１つの噴出口に関してその断面積を示している。図８には、ダクト底面２７（又はダクト側面３１）が現れている。排煙機（図示されす）で吸引される煙流２８の上流側点と下流側点は、ＰｕとＰｄで表されている。噴出口２９は、ダクト底面２７で開口している。噴出口２９の断面積は、開閉扉３３により変更自在である。噴出水流は、煙流に対して概ね直交方向に噴射される。開閉扉３３は、バイメタルのような温度変化に対応して変形し特に伸縮する伸縮材料で形成されている。高温で膨張的に又は展開的に伸び、低温で収縮的に縮む。最大断面積の噴出口２９は点線で表されている。噴出口２９の最小断面積は、零である。２点鎖線の断面積は、開閉扉３３で遮蔽されていない開口面積を示している。
【００４０】
図１１は、気化法の冷却効率を向上させる更に他の実現態を示している。正面断面で表される図１１には、ダクト側面３１が現れている。排煙機（図示されす）で吸引される煙流２８の上流側点と下流側点は、ＰｕとＰｄで表されている。水は、ダクト側面３１から対向側面に向かって噴出する。噴出水流は煙流に対して概ね直交方向に噴射される。噴出口２９の下端は、天井面３２から中心線Ｌの近くまで延びている。噴出口２９の断面積は、開閉扉３４により変更自在である。開閉扉３４は、バイメタルのような温度変化に対応して変形し特に伸縮する伸縮材料３５により昇降力を付与される。伸縮材料は、高温で膨張的に又は展開的に伸び、低温で収縮的に縮む。開閉扉３４の下端は、中心線Ｌを越えない。開閉扉３４は、煙流２８の高温化により膨張する伸縮材料により天井面３２に向かって上昇し（移動し）、噴出口２９の有効断面積を増大する。低温時の噴出口２９の断面積は、零である。本実現態では、煙流路で開口する噴出口２９の有効開口位置の高低が可変である。
【００４１】
熱交換法：
図１２は、熱交換法の実現態を示している。水平方向排煙ダクトライン６の適正位置特に排煙機（図示されず）の上流側に熱交換器の多数の板状の吸熱体３６が介設されている。煙流が吸熱体３６に面接触して高速に通過する際に、煙流２８の熱は吸熱体３６に伝達される。吸熱体３６に伝達される熱は、熱伝導ダクト３７を伝達してフィンのような放熱器３８から放出される。熱交換器は、吸熱板の集合として形成されている。
【００４２】
固体表面と流体の間では、熱伝達率α（ｗ／ｍ２／Ｋ）に対応する熱の移動が生じる。熱伝達率は物質、条件により異なるが、配管内の流れが空気の流れである場合には、αは５０（ｗ／ｍ２／Ｋ）である（自由流れでは６（ｗ／ｍ２／Ｋ））。吸熱板の熱吸熱により、煙流２８は下記の熱量ΔＱを失う。
ΔＱｌｏｓｓ（Ｊ）＝αＳｗ（Ｔｇ−Ｔｗ）Δｘ／ｖ
Ｔｇ；煙流温度
Ｔｗ：吸熱板温度
Ｓｗ：吸熱板の総面積
ｖ：煙流速度
Δｘ：流れ方向の長さ微分
吸熱板の流れ方向長さがＬで表され、熱交換器３６の吸熱による煙流２８の熱損失量Ｑは、次式で表される。
Ｑｌｏｓｓ（Ｊ）＝（１／ｖ）・∫０ＬαＳｗ（Ｔｇ（ｘ）−Ｔｗ（ｘ））ｄｘ
放熱器３７を積極的に冷却することにより、Ｔｗを小さくして（Ｔｇ（ｘ）−Ｔｗ（ｘ）を大きくすることにより、熱吸収量Ｑを大きくすることができる。
【００４３】
ダンパの開閉の制御をコンピュータ指示による行うことが不可能であることが予想される。熱により変形する物質（例示：膨張差変形金属多層板、形状記憶合金）により、温度上昇により開き又は閉じ、温度低下により開き又は閉じる制御は、排煙機の保護を強化し、且つ、延焼性を低下させる点で有効である。熱変動によりダンパの開閉のような機械構造を起動するためには、既述の熱変形物質の他に、熱により溶ける部分が組み込まれる機械部品が有効に用いられる。シール部分が熱溶解して煙流を流すことは有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明による防災構造の実現態を示す断面図である。
【図２】図２は、冷却構造（熱ダム）の実現態を示す断面図である。
【図３】図３は、他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図４】図４は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図５】図５は、開口面積部分布を示す断面図である。
【図６】図６は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図７】図７は、他の開口面積部分布を示す断面図である。
【図８】図８は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図９】図９は、更に他の開口面積部分布を示す断面図である。
【図１０】図１０は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、更に他の冷却構造の実現態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
４…多層構造
６…排煙ダクト
８…排煙機
１７…ダンパ
２１…絞り
２２…水源
２３…給水管
２４…分岐管
２９…開口
３６…吸熱体
３８…放熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１１】
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【図１２】
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