日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

3163

遮炎性能を有する耐熱強化ガラスの性能判定基準〜その 6 発生熱応力に影響を及ぼす要因 結果〜

耐熱強化ガラス
開口面積

温度差
かかり代

正会員
正会員
正会員

表面応力
サッシ材質

○鈴木佐藤渡部金城一幸*1
明憲*3
紀夫*5
仁*7

正会員
正会員

隆司*2
晋司*4
秀逸*6

久田
西川
遊佐

1. 実験結果
前報(その 5)の実験結果を示す。その 5(図 1)で示したよ

断熱効果・遮熱効果によって加熱側の耐熱強化ガラスのうに、ΔT が高く推移する場合は、それだけガラスの表面もかかり代が 25mm になるとΔT=400K 近傍の値を示し、応力を高く設定する必要があり、逆にΔT が低く推移する高レベルの表面応力が必要となることがわかる。

ΔT は 400K 程度と高くなりやすい。しかしながら単板で場合は表面応力が低くてもガラスが破損しない可能性がある。以下、主にガラスに発生するΔT に着目して遮炎性能試験を実施したデータを示す。

3. ガラス開口面積による影響の評価結果と考察
図 5〜図 8 ,表 2 に単板と Low-E 複層ガラスにおけるガラス開口面積の違いによるガラス温度とガラス面からの2.ガラスかかり代による影響の評価結果と考察
耐熱強化ガラスの単板、複層ガラス、Low-E 複層ガラ

放射熱流束の測定結果を示す。ガラス開口面積が小さくスにおいて、かかり代の異なるガラスで遮炎性能評価を

これは、開口面積が小さくなることによって耐火炉内実施したΔT のグラフを図 2〜図 4 に示す。それぞれかかの断熱性能が向上し、炉内の燃焼効率が上がったことにり代が深ければエッジ温度が低くなる影響で相対的にΔTよりガラス面温度が低くなっているためである。この現が大きくなる。

象は標準加熱温度曲線に沿って温度制御する耐火炉の特
表 1 かかり代と温度差
耐熱強化 ΔT(K)Noかかり代(mm)単板

121512 ,163 ,13 ,1714 ,1845710111315182025315.9348.8366.0392.7
403.5

複層(加熱側)395.2
411.5
420.2-

Low-E複層(加熱側)
398.1
416.6421.4
430.8-

なるとΔT・放射熱流束ともに低く推移する傾向にある。

性ではあるが、結果として耐熱強化ガラスの発生熱応力
強化 ΔT(K) Low-E ΔT (K)に対しては開口寸法が小さい方が有利となる。即ち、開Low-E複層(非加熱側)-63.4-38.8-34.7-20.4-

口面積が小さい場合はΔT が低く推移するため、耐熱強化複層(非加熱側)
229.4
240.4250.0-

図 1 にかかり代とΔT の関係性をまとめたグラフを示す
が、いずれのガラスもかかり代が深ければ深いほどΔT はガラスの表面応力を低く設定できると考えられる。
表 2 ガラス開口面積と温度差
熱流束(kW/㎡) 20分時開口面積No0.8m×0.8m
1.0m×1.5m
0.9m×2.1m
1.2m×2.4m

67
198 、20Low-E ΔT (K)耐熱強化 ΔT(K)

単板

Low-E複層

単板

8.37
15.98
20.69

1.34
1.9260.3
265.9315.7

Low-E複層
(加熱側)
383.0
410.2

Low-E複層(非加熱側)-45.6-41.1

高くなる傾向にある。
単板
透明複層(非加熱面側)
Low-E複層(非加熱面側)

500ータを示す。鉄枠と比較して熱伝導率の高いアルミ枠は

y = 4.8342x + 334.84 <透明複層>
R² = 0.9189

y = 4.3729x + 354.41
R² = 0.9024

温度差ΔT(K)

ガラスエッジが温まりやすく相対的にΔT としては低い値<Low-E複層>

400y = 4.6742x + 293.4
R² = 0.9462300を示している。図 9 は単板の評価結果、図 10 は参考試験<単板>として網入板ガラスで構成された Low-E 複層ガラスの評
y = 4.0474x + 177.87
R² = 0.9764<透明複層>

200

価結果を示す。（網入板ガラスは加熱後数分で破損するガラスであるがΔT は耐熱強化ガラスと同じ挙動を示す）

100

y = 5.6832x - 120.31
R² = 0.90050

表 3 サッシ材質と温度差<Low-E複層>

5-100

4. サッシの材質による影響の評価結果と考察
図 9 ,図 10 に鉄枠とアルミ枠で材質の違いによる温度デ透明複層(加熱面側)
Low-E複層(加熱面側)

10

耐熱強化 ΔT (K)15202530No

サッシ材質
単板

かかり代(mm)

9 ,2110 ,22図 1 かかり代とΔT の関係性

※複層ガラスや Low-E 複層ガラスは、単板と比較すると、
Performance Criteria of Fire Prevent Glass

111※ ,23※

鉄枠
アルミ枠
アルミサッシ
鉄枠(参考）

352.2
330.7
269.4
315.9

網入ΔT (K)

Low-E ΔT (K)

Low-E複層(加熱側)
429.5
402.8
414.3

Low-E複層(非加熱側)
-19.7
-22.0
-76.8

※アルミサッシ(No11),鉄枠(No1,23)は、実施時期の異なるデータを示している。

SUZUKI Kazuyuki, HISADA Takashi,Part 1: Test Summary of Monolithic Fire Prevent Glass

SATO Akinori, NISHIKAWA Shinji, WATANABE Norio,
YUSA Shuitsu, KINJO Hitoshi― 373 ―

(2) ガラス開口面積が小さいほどΔT が低く推移し、放耐熱強化ガラスが嵌められるサッシの材質によってガラスのエッジ温度が変動するため、それに連動してΔT も射熱流束も開口面積が小さいほど低い値を示す。

変動する。よって断熱性能の高いサッシであればΔT は高(3) ΔT はサッシ材質にも影響され、アルミ枠と鉄枠く推移し、断熱性能の低い(熱伝導率の良い)サッシではΔ

ではアルミ枠の方が、ガラスエッジ温度が高くなるT が低く推移すると推測できる。

ことで相対的にΔT が低く推移する。
※本実験に用いた耐熱強化ガラスについては、エッジ強

5. まとめ耐熱強化ガラスにおいて、単板、複層ガラス、Low-E度を一定とし、表面応力をガラス保有強度と見なして評価している。実用上の管理ではエッジ強度も含めて複層ガラスを用いて、その発生熱応力に影響を及ぼす要品質管理を実施していくことが望ましい。

因について確認するため、遮炎性能評価を実施した。得

※サッシ材質については、今回は代表的な枠で評価したられた知見は以下の通りである。

が、防火設備における火災時の耐熱強化ガラスへの熱(1) ガラスかかり代が深いほど、ガラスエッジ温度が応力は、サッシの断面形状や断熱性能にも影響を受け低くなることで、相対的にΔT が高く推移する。

800700700

加熱側 ΔT (かかり代15mm)
非加熱側 ΔT (かかり代13mm)
非加熱側 ΔT (かかり代18mm)
加熱側エッジ(かかり代15mm)
非加熱側エッジ(かかり代13mm)
非加熱側エッジ(かかり代18mm)<ガラス中央温度><温度差 ΔT>

400500<加熱側温度差 ΔT><加熱側エッジ温度>

400300<非加熱側温度差 ΔT><エッジ温度>100
246810 12time(min)1416180202

図 2 かかり代の影響(単板)
温度差ΔT (1.2m×2.4m)
温度差ΔT (0.8m×0.8m)
ガラス面温度(1.0m×1.5m)
エッジ温度 (1.2m×2.4m)
エッジ温度 (0.8m×0.8m)

800
700

温度差ΔT (1.0m×1.5m)
ガラス面温度(1.2m×2.4m)
ガラス面温度(0.8m×0.8m)
エッジ温度 (1.0m×1.5m)

800

温度(℃)

1.0m×1.5m

0468

10 12time(min)14162018-10020

0.9m×2.1m

02468

10 12time(min)

温度差ΔT (鉄枠)
温度差ΔT (アルミサッシ)
ガラス面温度(アルミ枠)
エッジ温度 (鉄枠)
エッジ温度 (アルミサッシ)

700

14161820.9m×2.1m

500161820

図 8 開口面積の影響(Low-E 複層：放射熱流束)*1 日本板硝子株式会社*2 日本板硝子株式会社

468
10 12time(min)1416181820※網入とLow-Eの接触割れあり

鉄枠<網入 温度差 ΔT>

300-100<Low-Eエッジ温度>アルミ枠

鉄枠<Low-E面温度>
鉄枠

020

アルミ枠

<網入 エッジ温度>
アルミ枠0

図 9 サッシ材質の影響(単板)246810 12time(min)<Low-E 温度差 ΔT>

141618

鉄枠

20アルミ枠

図 10 サッシ材質の影響(網入 Low-E 複層)*2 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. ,Dr. Eng.

*3 旭硝子株式会社*3 Asahi Glass Co., Ltd.

*4 セントラル硝子株式会社*4 Central Glass Co., Ltd*5 板硝子協会*5 Flat Glass Manufacturers Association Japan*6 一般財団法人ベターリビング 工学博士

*6 The Centre for Better Living ,Dr Eng.

*7 一般財団法人ベターリビング*7 The Centre for Better Living― 374 ―

16

網入 温度差ΔT (アルミ枠)
Low-E 温度差ΔT (アルミ枠)
網入 エッジ温度 (アルミ枠）
Low-Eエッジ温度 (アルミ枠）
網入 面温度(アルミ枠）
Low-E面温度(アルミ枠）<網入 面温度>*1 Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
博士(工学)

14

実施時期の異なる鉄枠の試験(参考)

100

アルミ枠
アルミサッシ<エッジ温度>

210 12time(min)

400

008

網入 温度差ΔT (鉄枠)
Low-E 温度差ΔT (鉄枠)
網入 エッジ温度 (鉄枠）
Low-Eエッジ温度 (鉄枠）
網入 面温度(鉄枠）
Low-E面温度(鉄枠）

200
鉄枠

6500

鉄枠

<温度差 ΔT>

4600

アルミ枠

400

2700

<加熱面ガラス中央温度>

100

1410800

実施時期の異なる鉄枠の試験(参考)200020

図 7 開口面積の影響(単板：放射熱流束)

300

118

1.0m×1.5m

0温度(℃)

温度(℃)

1.2m×2.4m

161.2m×2.4m

熱流束(0.8m×0.8m)

1520

アルミサッシ10 12time(min)140

温度差ΔT (アルミ枠)
ガラス面温度(鉄枠)
ガラス面温度(アルミサッシ)
エッジ温度 (アルミ枠)

38

10 12time(min)0.8m×0.8m<非加熱側 温度差ΔT>

600

685

<非加熱側ガラス面温度>800

熱流束(0.9m×2.1m)

46

熱流束(1.0m×1.5m)

1.2m×2.4m<加熱側 温度差 ΔT>

4熱流束(1.2m×2.4m)

図 6 開口面積の影響(Low-E 複層)

熱流束(1.2m×2.4m)

2225400

図 5 開口面積の影響(単板)00

図 4 かかり代の影響(Low-E 複層)

0.9m×2.1m

5418

加熱側 ΔT (0.9m×2.1m)
非加熱側 ΔT (0.9m×2.1m)
加熱側面温度(0.9m×2.1m)
非加熱側面温度(0.9m×2.1m)

02

16

100

0.8m×0.8m

014

1.2m×2.4m

500

200

200
100

10 12time(min)300

1.2m×2.4m

300

8<加熱側ガラス面温度>

600<エッジ温度><温度差 ΔT>

6-100

20

700

1.0m×1.5m
0.8m×0.8m

4004

加熱側 ΔT (1.2m×2.4m)
非加熱側 ΔT (1.2m×2.4m)
加熱側面温度(1.2m×2.4m)
非加熱側面温度(1.2m×2.4m)

900<ガラス面温度>500<非加熱側エッジ温度><非加熱側温度差 ΔT>

図 3 かかり代の影響(複層)1.2m×2.4m

600<加熱側エッジ温度>

熱流束(kW/㎡)

0300000<加熱側温度差 ΔT>

400

100

<非加熱側エッジ温度>100

加熱側 ΔT (かかり代13mm)
加熱側 ΔT (かかり代18mm)
非加熱側 ΔT (かかり代13mm)
非加熱側 ΔT (かかり代18mm)
加熱側エッジ(かかり代13mm)
加熱側エッジ(かかり代18mm)
非加熱側エッジ(かかり代13mm)
非加熱側エッジ(かかり代18mm)

200

200

200

熱流束(kW/㎡)

700
600

500

500

加熱側 ΔT (かかり代11mm)
加熱側 ΔT (かかり代15mm)
非加熱側 ΔT (かかり代11mm)
非加熱側 ΔT (かかり代15mm)
加熱側エッジ(かかり代11mm)
加熱側エッジ(かかり代15mm)
非加熱側エッジ(かかり代11mm)
非加熱側エッジ(かかり代15mm)

800

600

300

温度（℃）

ると思われる。

加熱側 ΔT (かかり代13mm)
加熱側 ΔT (かかり代18mm)
非加熱側 ΔT (かかり代15mm)
加熱側エッジ(かかり代13mm)
加熱側エッジ(かかり代18mm)
非加熱側エッジ(かかり代15mm)

800

温度(℃)

温度℃

600

温度差ΔT (かかり代10mm)
温度差ΔT (かかり代20mm)
エッジ温度(かかり代 7mm)
エッジ温度(かかり代15mm)
エッジ温度(かかり代25mm)
ガラス面温度(かかり代10mm)
ガラス面温度(かかり代20mm)

温度(℃)

温度差ΔT (かかり代 7mm)
温度差ΔT (かかり代15mm)
温度差ΔT (かかり代25mm)
エッジ温度(かかり代10mm)
エッジ温度(かかり代20mm)
ガラス面温度(かかり代 7mm)
ガラス面温度(かかり代15mm)
ガラス面温度(かかり代25mm)