(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆燃を生じ得る可燃性薬品を使用する複数の爆燃対象室を有する建築物において、
前記各爆燃対象室の天井に形成され、各爆燃対象室内で爆燃が発生した際に爆風を共通の天井懐空間内に放散する天井放散口と、
前記天井懐空間対応位置の外壁に形成され、前記天井懐空間を開放して前記天井懐空間に放散された爆風を建築物外部に放散する各爆燃対象室に対して共通にされた外壁放散口と、を有し、
前記天井放散口には、天井放散蓋が取り付けられ、
前記天井放散蓋は、爆燃対象室を形成する周囲の構造物の耐圧強度よりも低い圧力で前記天井放散口を開放可能とされ、
前記外壁放散口には、外壁放散蓋が取り付けられ、
前記外壁放散蓋は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で前記外壁放散口を開放可能とされていることを特徴とする爆燃対策建築物。
【請求項２】
請求項１において、
前記天井放散蓋は、４０〜１８０kgf/m2程度の圧力で作動可能とされていることを特徴とする爆燃対策建築物。
【請求項３】
請求項１において、
前記外壁放散蓋は、１５０〜３００kgf/m2程度の圧力で作動可能とされていることを特徴とする爆燃対策建築物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記天井放散口は、複数に分割形成され、
前記天井懐空間は、前記天井放散口の総面積よりも大きな断面積に設定されていることを特徴とする爆燃対策建築物。
【請求項５】
爆燃を生じ得る可燃性薬品を使用する爆燃対象室を有する複数の建築物の爆風放散方法であって、
前記各爆燃対象室内で爆燃が発生した際に、前記各爆燃対象室の天井に形成された各天井放散口から爆風を共通の天井懐空間内に放散する工程と、
前記天井懐空間内に放散された爆風を前記天井懐空間を爆風通路として外壁に導く工程と、
前記天井懐空間を開放することで前記外壁に導かれた爆風を前記天井懐空間対応位置の外壁に形成された各爆燃対象室に対して共通にされた外壁放散口から建築物外部に放散する工程と、
を含み、
前記天井放散口に天井放散蓋が、前記外壁放散口に外壁放散蓋がそれぞれ設けられ、
前記天井放散蓋は、爆燃発生初期の低い圧力で作動して前記天井放散口を開放し、
前記外壁放散蓋は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で作動して前記外壁放散口を開放することを特徴とする建築物の爆風放散方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爆燃を生じ得る可燃性薬品を使用する爆燃対象室を有する爆燃対策建築物及び建築物の爆風放散方法に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、建築物内で可燃性薬品、例えば、溶剤等を取り扱うことが行われている。
【０００３】
このような可燃性薬品のうちには、例えば、アセトンやトルエンなどのように、空気中の濃度がある一定範囲内の爆発範囲に達すると、いわゆる爆燃と称される、不活性媒体中の燃焼伝播速度が音速よりも小さな、体積膨張を伴う化学的爆発を誘起する場合がある。
【０００４】
このような爆燃を生じうる可燃性薬品を取り扱う建物は、通常平屋建てで、
爆燃対象室が外壁に面した状態とし、爆燃が発生した場合には外壁から直接外部に爆風を放出するようにした方が良いと考えられる。
【０００５】
ところで、我が国においては、爆風逃がし対策について建築物に適用できる技術的基準や指針が存在せず、爆風逃がし制御計画がきちんとなされているケースはほとんどない。
【０００６】
爆風逃がし制御計画がなされたとしても、根拠が不明で、有効性についても不明確である。
【０００７】
かろうじて、爆風逃がしについて、ＮＦＰＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｒｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：アメリカ防火協会）の指針があるが、この指針に厳密に則った室配置、強度、放散口面積等の建築計画は現実的には難しいものである。
【０００８】
例えば、爆燃対象室すべてが外壁に面するように配置計画は成立しないことが多い。
【０００９】
というのは、近年、土地の有効利用を図るための階層化や、生産工程の流れの合理性に基づくレイアウト等に対する要求から、爆燃対象室が外壁に面さない設計を行わざるを得ないケースが多い。
【００１０】
また、仮令、爆燃対象室が外壁に面して配置されても、クリーンルーム等では壁構造を気密仕様にする必要があることから、外壁からの爆風放出は難しい場合がある。
【００１１】
さらに、爆燃対象室の周囲の構造物、例えば区画壁に大きな強度を持たせることは、柱、梁にも波及し、ことに、大きな鉛直荷重がかかる多層建築物では、経済性が大きな犠牲となる。
【００１２】
また、爆燃対象室は、生産合理性の面から大きさ、形状、配置等が将来の工程変更等に伴い変更できるようにする必要性もあり、爆燃対象室の区画、壁や天井等の周囲の構造物について、耐圧強度を十分に設定し得ない場合もある。
【００１３】
本発明の目的は、膨大な構造コストの上昇を伴わずに爆風逃がし経路を確保でき、生産の合理的な流れにあった室配置ができ、しかも、将来の製造ラインの変化に合わせて室の配置、広さ、形状等を柔軟に変更することのできる爆燃対策建築物及び建築物の爆風放散方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の爆燃対策建築物は、爆燃を生じ得る可燃性薬品を使用する複数の爆燃対象室を有する建築物において、
前記各爆燃対象室の天井に形成され、各爆燃対象室内で爆燃が発生した際に爆風を共通の天井懐空間内に放散する天井放散口と、
前記天井懐空間対応位置の外壁に形成され、前記天井懐空間を開放して前記天井懐空間に放散された爆風を建築物外部に放散する各爆燃対象室に対して共通にされた外壁放散口と、を有し、
前記天井放散口には、天井放散蓋が取り付けられ、
前記天井放散蓋は、爆燃対象室を形成する周囲の構造物の耐圧強度よりも低い圧力で前記天井放散口を開放可能とされ、
前記外壁放散口には、外壁放散蓋が取り付けられ、
前記外壁放散蓋は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で前記外壁放散口を開放可能とされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、爆燃対象室内で爆燃が発生した際に、天井放散口から天井懐空間内に爆風を放散し、天井懐空間を爆風通路として爆風を外壁に導き、外壁に形成した外壁放散口から爆風を外部に放散することで、爆燃対象室が外壁に面していない場合でも、天井放散口、天井懐空間及び外壁放散口を通して外部につながる爆風通路を確保することができ、生産の合理的な流れに対応した室の配置ができ、しかも、室の配置が外壁に面していることを要求されないため、将来の製造ラインの変化に合わせて室の配置を柔軟に変更することができる。
【００１７】
また、天井放散口に設けた天井放散蓋を爆燃対象室の周囲の構造物の耐圧強度よりも低い圧力で開放させることで、周囲の構造物が爆燃発生時の圧力上昇で無秩序に破壊し、被害が広がるのを防止して、確実に爆風を天井懐空間に放散することができる。
さらに、外壁放散蓋は、強風時に建物の外部に生じる負圧によって開放されることなく、確実に爆燃発生時にのみ外壁放散口を開放することができる。
そしてさらに、複数の爆燃対象室に対して外壁放散口が共通にされるため、外壁放散口の数を減少させて、コストを削減することができる。
【００１８】
本発明においては、前記天井放散蓋は、４０〜１８０kgf/m2程度の圧力で作動可能とすることができる。
【００１９】
このような構成とすることにより、周囲の構造物の耐圧強度を大きくすることなく、確実に爆風を天井懐空間に放出することができ、しかも、周囲の構造物の耐圧強度を大きくする必要がないため、膨大な構造コストの増大を伴うことなく、しかも、将来の製造ラインの変化に合わせて室の配置、広さ、形状等をより一層柔軟に変更することが可能となる。
【００２２】
この場合、外壁放散蓋は、１５０〜３００kgf/m2程度の圧力で作動可能とすることができる。
【００２３】
このような構成とすることにより、爆燃時の圧力によってのみ外壁放散蓋を開放させることができる。
【００２４】
本発明においては、前記天井放散口は、複数に分割形成され、
前記天井懐空間は、前記天井放散口の総面積よりも大きな断面積に設定することができる。
【００２５】
このような構成とすることにより、天井放散口を複数に分割形成することで、天井放散口の十分な面積を確保することができ、しかも、天井懐空間の断面積を天井放散口の総面積よりも大きくすることで、通風抵抗を小さくして、確実に天井懐空間内の爆風を外壁に導くことができる。
【００２６】
本発明においては、前記爆燃対象室は複数設けられ、
前記外壁放散口は、各爆燃対象室について共通にすることができる。
【００２８】
本発明の建築物の爆風放散方法は、爆燃を生じ得る可燃性薬品を使用する爆燃対象室を有する複数の建築物の爆風放散方法であって、
前記各爆燃対象室内で爆燃が発生した際に、前記各爆燃対象室の天井に形成された各天井放散口から爆風を共通の天井懐空間内に放散する工程と、
前記天井懐空間内に放散された爆風を前記天井懐空間を爆風通路として外壁に導く工程と、
前記天井懐空間を開放することで前記外壁に導かれた爆風を前記天井懐空間対応位置の外壁に形成された各爆燃対象室に対して共通にされた外壁放散口から建築物外部に放散する工程と、
を含み、
前記天井放散口に天井放散蓋が、前記外壁放散口に外壁放散蓋がそれぞれ設けられ、
前記天井放散蓋は、爆燃発生初期の低い圧力で作動して前記天井放散口を開放し、
前記外壁放散蓋は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で作動して前記外壁放散口を開放することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、爆燃対象室内で爆燃が発生した際に、天井放散口から爆風を天井懐空間内に放散し、天井懐空間内を爆風通路として爆風を外壁に導き、外壁放散口から爆風を建築物外部に放散することで、爆風通路を確実に確保して、生産の合理的な流れに対応した室配置を行うことができ、しかも、将来の製造ラインの変化に合わせて室の配置、広さ、形状等を柔軟に変更することが可能となる。
【００３０】
また、前記天井放散口に天井放散蓋が、前記外壁放散口に外壁放散蓋がそれぞれ設けられ、
前記天井放散蓋は、爆燃発生初期の低い圧力で作動して前記天井放散口を開放し、
前記外壁放散蓋は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で作動して前記外壁放散口を開放することで、爆燃発生初期の低い圧力で天井放散蓋を開放し、爆燃時の圧力を確実に天井懐空間に放散し、外壁放散蓋は、強風時に開放されることなく、確実に爆燃時の圧力のみによって爆風を建築物外部に放散することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図１〜図５は、本発明の一実施の形態に係る爆燃対策建築物を示す図である。
【００３４】
この爆燃対策建築物１０は、図１に示すように、防火区画壁１２に囲まれた防火区画内に複数の爆燃対象室１４ａ〜１４ｌが製造工程に合わせて区画配置されている。
【００３５】
これら爆燃対象室１４ａ〜１４ｌのうち、爆燃対象室１４ａ〜１４ｄが外壁１６に面しておらず、爆燃対象室１４ｅ〜１４ｌが外壁１６に面した状態となっている。
【００３６】
各爆燃対象室１４ａ〜１４ｌの壁１８は、耐圧強度１８０kgf/m2程度のパーティション相当の壁材とし、防火区画壁１２及び外壁１６は、３００kgf/m2程度の耐圧強度を有するものとしている。
【００３７】
また、各爆燃対象室１４ａ〜１４ｌの天井には、十分に大きな面積の天井放散口２０が設けられている。
【００３８】
この天井放散口２０は、例えば、爆燃対象室１４ａ及び１４ｂでは、それぞれ６つに分割形成され、爆燃対象室１４ｅ、１４ｈ、１４ｊ及び１４ｋではそれぞれ２つに分割形成され、さらに爆燃対象室１４ｃ、１４ｄ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｉ及び１４ｌでは１つずつ形成されている。
【００３９】
天井放散口２０は、複数に分割形成することで、天井放散口２０の総面積を十分に確保することができる。
【００４０】
また、図２に示すように、爆燃対象室１４の天井２２に形成した天井放散口２０から、爆燃対象室１４内で爆燃が発生した場合にその爆風を天井懐空間２４内に放散し、この天井懐空間２４内に放散された爆風を天井懐空間２４を爆風通路として外壁１６側に導き、天井懐空間２４対応位置の外壁１６に形成した外壁放散口２６より爆風を外部２８に放散するようにしている。
【００４１】
また、天井放散口２０には、天井放散蓋３４が設けられ、外壁放散口２６には外壁放散蓋３６が取り付けらてれいる。
【００４２】
天井放散口２０及び外壁放散口２６の開口面積は、ＮＦＰＡのＧｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｖｅｎｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎｓ  １９９４  Ｅｄｉｔｉｏｎによる数１の計算式を基準にして、これに修正を加えることにより得られる。
【００４３】
【数１】
0003740039.tif 000002
【００４４】
このＮＦＰＡの計算式は、対象空間全体が爆燃雰囲気になっており、放散口の開放圧力が１５０kgf/m2になっていることを前提にしていると考えられる。
【００４５】
これに対し、本実施の形態において対象としている爆燃を生じ得る可燃性薬品は、アセトンやトルエンであり、例えば、アセトンの場合について考えると、アセトンガスは、その比重量が空気比重量の２倍であることから空気より重く、対象空間の下部の方に滞留しやすい。
【００４６】
従って、爆燃雰囲気を爆燃対象物の下層部に限定することができる。
【００４７】
数１の式中のＡSは、爆燃発生により圧を受ける内表面積の総和、すなわち、床、壁、天井（若しく屋根）の面積総和であるが、数１では、室全体が爆燃雰囲気と考えられているのに対して、爆燃雰囲気が下層部に限定されている場合は、その分有利になることから、数２のように修正を加えることができる。
【００４８】
【数２】
0003740039.tif 000003
【００４９】
また、構造的に最も弱い部分が機能を損なうことなく耐えることができる最大内圧に関しては、放散口作動圧を１５０kgf/m2より小さくした場合には、その分だけ放散口がより早いタイミングで作動し、上昇圧のピークを抑えることができるので、この分を計算に反映させるように修正を加え、計算条件を緩和することができる。
【００５０】
この修正を加えたＰredは数３に示すようにすることができる。
【００５１】
【数３】
0003740039.tif 000004
【００５２】
また、本実施の形態における放散口計算式定数Ｃは、可燃性薬品の基礎燃焼速度がプロパンの１．３倍以下のガスに相当するので４．５３（kgf/m2）1/2とすることができる。
【００５３】
さらに、室下層部に限定された容積の爆燃雰囲気が爆燃を起こし、室容積に広がった後に天井放散口を作動させることから、この分を加味して、天井放散口面積は数４で求めた面積ＡC'に爆燃雰囲気容積と室容積の比の平方根を乗じる数５の計算式とすることができる。
【００５４】
【数４】
0003740039.tif 000005
【００５５】
【数５】
0003740039.tif 000006
【００５６】
また、爆燃室天井放散口の場合と同様の考え方に基づき、外壁放散口２６の場合においても、ＡSは数２での算出面積を用い、さらに作動圧を１５０kgf/m2より小さくした分、区画壁耐圧強度すなわち爆燃に伴う上昇圧のピークＰredを修正できるとし、ＡV'を数６で導き出す。これに数７に示すように、爆燃雰囲気容積と防火区画空間容積との比の平方根を乗じて外壁放散口面積ＡVを算出する。
【００５７】
【数６】
0003740039.tif 000007
【００５８】
【数７】
0003740039.tif 000008
【００５９】
このような計算式によって算出される開口面積によって、十分な爆風の放散が確保されることとなる。
【００６０】
天井懐空間２４は、天井放散口２０の総面積よりも大きな断面積に設定され、通気抵抗を小さくして天井放散口２０からの爆風を確実に外壁１６側に導く爆風通路を形成するようになっている。
【００６１】
例えば、この天井懐空間２４の高さは、本実施の形態では、約２ｍ程度に設定されている。
【００６２】
天井２２は、爆燃対象室１４内における爆燃発生時の圧力上昇により天井支持部材が座屈を起こす恐れがあるため、本実施の形態では、例えば図３に示すように、吊りボルト３０の間に格子状の補強部材３２を介在させ、１本の吊りボルト３０の長さを短くすることで吊りボルト３０の座屈を防止するような補強構造を採用している。
【００６３】
天井放散蓋３４は、天井放散口２０よりも小さな下部プレート３８と天井放散口２０よりも大きな上部プレート４０とを重ね合わせた状態とされ、下部プレート３８を天井放散口２０内に挿入し上部プレート４０の縁部を天井放散口２０の外周縁上に載置するとともに、天井放散口２０と下部プレート３８の外周との間には、アクリルシーリング材４２を取り付けてシーリングを行っている。
【００６４】
なお、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌは、クリーンルームとされている。
【００６５】
この天井放散蓋３４は、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌを形成する周囲の構造物の防火区画壁１２、外壁１６、壁１８、天井２２等の耐圧強度より低い圧力で天井放散口２０を開放可能とされている。
【００６６】
具体的には、本実施の形態では、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌは、クリーンルームとされており、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内の圧力が最高で３０kgf/m2程度になることが考えられ、この圧力よりも若干大きな４０〜１８０kgf/m2程度の圧力で作動可能とされている。
【００６７】
従って、爆燃発生時の初期の段階の低い圧力で天井放散蓋３４が作動することとなり、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌを形成する周囲の構造物に不測の破損状態が生じるのを確実に防止することができる。
【００６８】
外壁放散口２６は、外壁１６に２ヶ所設けられており、これら２つの外壁放散口２６は複数の爆燃対象室１４ａ〜１４ｌに共通のものとされている。
【００６９】
外壁放散蓋３６は、図４及び図５に示すように、珪酸カルシウム板の表面に防水処理を施したものが用いられ、この外壁放散蓋３６の周囲をビス４４により外壁放散口２６の周囲に取り付けた枠材４６に固定するようにしている。
【００７０】
また、外壁放散蓋３６の周囲は、アクリルシーリング材４８にてシーリングされる。
【００７１】
この外壁放散蓋３６は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力で外壁放散口２６を開放可能とされている。
【００７２】
具体的には、本実施の形態では、外壁放散蓋３６は１５０〜３００kgf/m2程度の圧力で作動可能とされている。
【００７３】
次に、このような爆燃対策建築物の爆風放散方法について説明する。
【００７４】
まず、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内で爆燃が発生すると、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内の圧力が上昇することとなる。
【００７５】
爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内の圧力が上昇して、例えば４０kgf/m2程度に達すると、アクリルシーリング材４２の接着力を超え、天井放散蓋３４が爆風により浮き上がって天井放散口２０から天井懐空間２４内に爆風が放散されることとなる。
【００７６】
この場合、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内の圧力は、先の段階を超えると急激に上昇することとなるため、爆燃初期の段階である圧力の低い時期に天井放散口２０を開放することで、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌ内の圧力上昇を有効に抑えることができ、しかも、爆燃対象室１４ａ〜１４ｌの周囲の構造物が不測の破損を生じるのを防止することができる。
【００７７】
次いで、外壁放散口２６の外壁放散蓋３６は、強風時に外部に生じる負圧に相当する正圧を超える低い圧力、例えば、１５０〜３００kgf/m2程度の圧力が作用すると、ビス４４が外れて、外壁放散蓋３６が外壁放散口２６の枠から外れて落下し、外壁放散口２６が開放される。
【００７８】
すなわち、天井懐空間２４内に爆風が導かれると、防火区画壁１２及び外壁１６で囲まれた空間全体の圧力が上昇する結果、外壁放散口２６が開放され、爆風は外壁放散口２６を通って外部に導かれる。
【００７９】
この場合、天井懐空間２４の断面積は、天井放散口２６の面積よりも大きく形成されているために、通風抵抗を抑えて爆風を確実に外部１６に導くことができる。
【００８０】
なお、外壁放散蓋３６は、強風時に外部に生じる負圧によっては外れることがないので、強風時に外壁放散蓋３６が外れて風雨が吹き込むようなことは生じない。
【００８１】
前記実施の形態に基づき、爆燃時における爆風放散の有効性を確認するため、以下の目的で実規模爆燃実験を実施した。
１．天井・壁に設けた放散口は、計画通りに作動するか。
２．各部位は、計算上の条件としている耐圧強度を有するか。
３．爆風は、計画している経路を逃げるか。
４．建物内の各部位の圧力・温度等はどのように変化するか。
５．爆燃による膨張スピードは、どの程度なのか。
６．放散口を設定圧で作動させるには、放散口をどのような構造にしたら良いか。
７．爆燃対象室に隣接する室に安全上の問題は生じないか。
【００８２】
実験の結果、アセトン、トルエンの爆発雰囲気で爆燃を発生させたが、いずれの場合も爆風は計画通りの経路で逃げ、放散口以外の部位の破壊は発生せず、隣接室は圧力・温度共安全であることを確認することができた。
【００８３】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【００８４】
例えば、前記実施の形態では、天井放散蓋及び外壁放散蓋は、それぞれ個別に開放されるようになっているが、この例に限らず、天井開放蓋に開放時の状態を検出する検出手段を設け、外壁放散蓋にロック装置を取り付けておき、検出手段が天井放散蓋の開放を検出した際に電気的にロック装置を解除して外壁放散蓋を天井放散蓋と電気的に連動させて作動させるようにすることも可能である。
【００８５】
また、前記実施の形態では、爆燃を生じる可燃性薬品としてトルエンやアセトンを示したが、この例に限らず爆燃を生じ得る種々の可燃性薬品に対しても適用し得るものである。
【００８６】
さらに、前記実施の形態では、爆燃対象室がクリーンルームとされているが、クリーンルームでない場合にも適用でき、しかも、この場合には条件に応じて、天井放散蓋や外壁放散蓋を省略し、いわゆる放散口部分を開放状態のままにしておくことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る爆燃対策建築物を示す平面図である。
【図２】爆燃対策建築物の概略断面図である。
【図３】本実施の形態における天井の構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】本実施の形態における外壁放散蓋の状態を示す正面図である。
【図５】図４の外壁放散蓋及び外壁放散口の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  爆燃対策建築物
１２  防火区画壁
１４ａ〜１４ｌ  爆燃対象室
１６  外壁
１８  壁
２０  天井放散口
２２  天井
２４  天井懐空間
２６  外壁放散口
２８  外部
３４  天井放散蓋
３６  外壁放散蓋
【図１】
0003740039.tif 000009
【図２】
0003740039.tif 000010
【図３】
0003740039.tif 000011
【図４】
0003740039.tif 000012
【図５】
0003740039.tif 000013