特開 2023-142764 耐火ラッピング構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023142764

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】耐火ラッピング構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/02 20060101AFI20230928BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20230928BHJP

   H02G 9/00 20060101ALI20230928BHJP

   H02G 3/04 20060101ALI20230928BHJP

   H02G 1/06 20060101ALI20230928BHJP

   E04B 1/94 20060101ALN20230928BHJP

【ＦＩ】

F16L59/02

H02H7/00 F

H02G9/00

H02G3/04 056

H02G1/06

E04B1/94 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022049838

(22)【出願日】2022-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000244084

【氏名又は名称】明星工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】393011393

【氏名又は名称】株式会社阪和

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】古橋 幸子

(72)【発明者】

【氏名】村山 祐介

(72)【発明者】

【氏名】佐々 大輔

(72)【発明者】

【氏名】落合 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】本間 敏昭

【テーマコード（参考）】

2E001

3H036

5G053

5G352

5G357

5G369

【Ｆターム（参考）】

2E001DD01

2E001DE01

2E001GA24

2E001GA77

2E001HA31

3H036AA09

3H036AB15

3H036AC03

3H036AE01

5G053AA16

5G053CA08

5G352CE01

5G357BA01

5G357BB01

5G369AA04

5G369BA08

(57)【要約】

【課題】耐火性能を担保しつつ、軽量化することができる耐火ラッピング構造。
【解決手段】一面側が発火側に配置され、第１熱伝導率である第１断熱素材により形成された第１層と、第１層の他面側に一面側が隣接して配置され、第1熱伝導率に比して高い第２熱伝導率である第２断熱素材により形成された第２層と、第２層の他面側に一面側が隣接して設けられ、吸熱素材により形成された第３層とを備え、発火して所定時間経過した状態において、第１層は、発火源から伝達された熱を第１所定温度範囲に第１降下させて第２層に伝達する第１層厚に形成され、第２層は、第１所定温度範囲において伝達された熱を吸熱素材が吸熱効果を奏する第２所定温度範囲に第２降下させて第３層に伝達する第２層厚に形成されて、第３層は、第２層から伝達された第２所定温度範囲の熱を吸熱素材の吸熱反応に基づいて第２所定温度範囲に維持する、耐火ラッピング構造。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面側が発火側に配置され、第１熱伝導率である第１断熱素材により形成された第１層と、
前記第１層の他面側に一面側が隣接して配置され、前記第1熱伝導率に比して高い第２熱伝導率である第２断熱素材により形成された第２層と、
前記第２層の他面側に一面側が隣接して設けられ、吸熱素材により形成された第３層とを備え、
発火して所定時間経過した状態において、
前記第１層は、発火源から伝達された熱を第１所定温度範囲に第１降下させて前記第２層に伝達する第１層厚に形成され、
前記第２層は、前記第１所定温度範囲において伝達された熱を前記吸熱素材が吸熱効果を奏する第２所定温度範囲に第２降下させて前記第３層に伝達する第２層厚に形成され、
前記第３層は、前記第２層から伝達された前記第２所定温度範囲の熱を前記吸熱素材の吸熱反応に基づいて前記第２所定温度範囲に維持する、耐火ラッピング構造。

【請求項2】

前記第１層と前記第２層は、同一の素材により形成される、
請求項１に記載の耐火ラッピング構造。

【請求項3】

前記第３層の他面側に一面側が隣接して設けられ、前記第２層と同一の素材により形成され他面側に保護対象が配置される第４層とを備え、
前記第４層は、前記第２所定温度範囲において伝達された熱を、前記保護対象が保持される第３所定温度範囲に第３降下させて前記保護対象に伝達する第４層厚に形成されている、
請求項１または２に記載の耐火ラッピング構造。

【請求項4】

前記第１層厚及び前記第２層厚は、発火した後の予め定められた耐火性能時間の間に前記第２層が前記第２所定温度範囲の熱を前記第３層に伝達し、前記第３層が前記吸熱効果を使い切るように調整されている、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の耐火ラッピング構造。

【請求項5】

前記吸熱素材は、加熱時に化学反応に基づいて水を分離し、吸熱反応を示す粉末材料により形成されている、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の耐火ラッピング構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐熱性能を向上させる耐火ラッピング構造に関する。

【背景技術】

【0002】

発電所等の設備において外部で火災が発生した場合に、ケーブル類を収容するケーブルトレイ内または電線管内のケーブル等のケーブル設備が損傷するのを防ぐため、耐火性能を有するラッピング材を用いてケーブルトレイやケーブルを覆う方法が知られている（例えば、特許文献１から３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０４８４０５号公報

【特許文献2】特開２０１５－１７１１７６号公報

【特許文献3】特開２０２０－０７６５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

耐火ラッピング材は、ケーブル設備の外部で万が一に火災が発生した場合、消火作業が行われるまでの所定時間の間に保護対象を維持する耐火性能が求められる。そして、耐火ラッピング材は、長大な距離に亘ってケーブル設備を覆うものであり、耐震性能を確保するためになるべく軽量に形成されていることが望ましい。特許文献１から３に記載された従来技術によれば、耐火性能を担保するためにラッピング材に断熱層が用いられている。従来技術に基づいて、火災発生後の所定時間の間に保護対象を維持する耐火性能を担保しようとすると断熱層の厚さが増大し、設備の重量が増加する虞がある。

【0005】

本発明は、耐火性能を担保しつつ、軽量化することができる耐火ラッピング構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、一面側が発火側に配置され、第１熱伝導率である第１断熱素材により形成された第１層と、前記第１層の他面側に一面側が隣接して配置され、前記第1熱伝導率に比して高い第２熱伝導率である第２断熱素材により形成された第２層と、前記第２層の他面側に一面側が隣接して設けられ、吸熱素材により形成された第３層とを備え、発火して所定時間経過した状態において、前記第１層は、発火源から伝達された熱を第１所定温度範囲に第１降下させて前記第２層に伝達する第１層厚に形成され、前記第２層は、前記第１所定温度範囲において伝達された熱を前記吸熱素材が吸熱効果を奏する第２所定温度範囲に第２降下させて前記第３層に伝達する第２層厚に形成され、前記第３層は、前記第２層から伝達された前記第２所定温度範囲の熱を前記吸熱素材の吸熱反応に基づいて前記第２所定温度範囲に維持する、耐火ラッピング構造である。

【0007】

本発明によれば、第２層の加熱側に第２層に比して低い熱伝導率の第１層が設けられているため、同程度の耐火性能を有するように加熱側を第２層のみで形成した場合に比して第２層の第２層厚を薄く形成することができ、軽量化することができる。また、本発明によれば、第３層が吸熱効果を奏するように第１層の第１層厚と第２層の第２層厚が形成されているため、耐火性能を担保することができる。

【0008】

また、本発明の前記第１層と前記第２層は、同一の素材により形成されてもよい。

【0009】

本発明によれば、第２層を第１層と同一の素材により形成することにより、第２層の第２層厚を、第２断熱素材により形成した場合に比して薄くすることができ、軽量化することができる。

【0010】

また、本発明の前記第３層の他面側に一面側が隣接して設けられ、前記第２層と同一の素材により形成され他面側に保護対象が配置される第４層とを備え、前記第４層は、前記第２所定温度範囲において伝達された熱を、前記保護対象が保持される第３所定温度範囲に第３降下させて前記保護対象に伝達する第４層厚に形成されていてもよい。

【0011】

本発明によれば、吸熱後の第３層の温度が保護対象を保持可能な設計温度に比して高い場合、第４層の第４層厚を調整することにより、保護対象が保持される第３所定温度範囲に降下させることができる。

【0012】

また、本発明の前記第１層厚及び前記第２層厚は、発火した後の予め定められた耐火性能時間の間に前記第２層が前記第２所定温度範囲の熱を前記第３層に伝達し、前記第３層が前記吸熱効果を使い切るように調整されていてもよい。

【0013】

本発明によれば、耐火性能時間の間に第３層が吸熱効果を使い切るため、第３層の過剰な吸熱素材を削減し、軽量化することができる。

【0014】

また、本発明の前記吸熱素材は、加熱時に化学反応に基づいて水を分離し、吸熱反応を示す粉末材料により形成されていてもよい。

【0015】

本発明によれば、吸熱素材が通常時に水分を含まないため、乾燥による性能劣化を発生させず、経時的に性能を継続して保持することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば耐火性能を担保しつつ、軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る、耐火ラッピング構造の構成を示す断面図である。

【図2】吸熱層の構成を示す断面図である。

【図3】各素材の熱伝導率を示す図である。

【図4】低温部における各素材の熱伝導率を示す拡大図である。

【図5】吸熱材の構成を示す図である。

【図6】性能試験の比較対象となる耐火ラッピング構造の構成を示す断面図である。

【図7】耐火ラッピング構造の熱伝達性能を比較する図である。

【図8】吸熱材の性能試験の結果を示す図である。

【図9】性能試験の比較対象となる耐火ラッピング構造の構成を示す断面図である。

【図10】性能試験の結果を示す図である。

【図11】比較例の耐火ラッピング構造の熱伝達性能を示す図である。

【図12】性能試験の比較対象となる耐火ラッピング構造の構成を示す断面図である。

【図13】比較例の耐火ラッピング構造の熱伝達性能を示す図である。

【図14】性能試験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る耐火ラッピング構造について説明する。

【0019】

原子力発電所等の設備には、電力用、通信用のケーブル類や、ケーブル類を収容、支持するケーブルトレイ等のケーブル設備が設けられている。ケーブル設備には、万が一に外部で火災が発生した場合に、消火作業が行われるまでの所定時間（例えば、３時間程度）の間に内部の保護対象であるケーブル設備を火災から保護する耐火対策が求められる。また、耐火対策は、ケーブル設備の耐震性も確保するために軽量であることが望ましい。実施形態の耐火ラッピング構造は、保護対象を保護する耐火性能を担保しつつ、軽量化された構成を有する。

【0020】

図１から図２に示されるように、耐火ラッピング構造１は、異なる種類のシート材により形成された４層構造を有する。耐火ラッピング構造１は、発火側の加熱面に生じた熱に基づく温度を非加熱面側の保護対象Ｋを保護可能な温度に降下させるように構成されている。保護対象Ｋは、例えば、ケーブル設備である。耐火ラッピング構造１は、例えば、加熱面側となる一面２Ａ側が外部に露出して配置される第１層２を備える。

【0021】

第１層２は、例えば、シート状の第１断熱素材により形成されている。第１断熱素材は、例えば、ＷＤＳ（登録商標）である。第１断熱素材は、例えば、低い第１熱伝導率の素材である（図３及び図４参照）。ＷＤＳの熱伝導率は、例えば、８００℃で０．０４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。ＷＤＳは、高温領域においても熱伝導率が低い高断熱素材である。第１断熱素材は、例えば、微細なヒュームドシリカ及び赤外線を透過しない物質により形成される。第１断熱素材は、例えば、空気分子の運動を規制する、直径１００ｎｍ以下の無数の微細孔が形成されたマイクロポア構造を有する。第１断熱素材は、後述の第２層３の第２断熱素材（ＡＥＳ）に比して弾力性が低く、施工性が悪い。第１層２の一面２Ａ側は、例えば、発火源に面するように配置される。

【0022】

第１層２の他面２Ｂ側には、隣接して第２層３が設けられている。第１層２は、例えば、発火して所定時間経過後の状態において、一面２Ａ側の発火源から伝達された熱により生じた温度を第１所定温度範囲に第１降下させて他面２Ｂ側の第２層３に伝達する第１層厚に形成されている。第１層厚は、例えば１０ｍｍである。

【0023】

第２層３は、一面３Ａ側が第１層２の他面２Ｂ側に面している。第２層３は、シート状の第２断熱素材により形成されている。第２断熱素材は、例えば、ＡＥＳ（アルカリアースシリケート）ウールである。第２断熱素材は、例えば、高純度のシリカ、カルシア、マグネシアを主成分にした化学組成を有する鉱物繊維断熱材である。また、第２断熱素材は、生体内において分解又は吸収可能な生体吸収繊維により形成されていてもよい。第２断熱素材の第２熱伝導率は、第１層２の第１断熱素材の第１熱伝導率に比して高い。第２断熱素材は、第１断熱素材に比して熱の伝達が速い（図３及び図４参照）。特に低温領域（４００℃）に比して高温領域（８００℃）においてＡＥＳの熱伝伝導率は、ＷＤＳに比して高い。

【0024】

第２層３の他面３Ｂ側には、第３層４が設けられている。第２層３は、第１層２により第１所定温度範囲において伝達された熱を吸熱素材が吸熱効果を奏する第２所定温度範囲に第２降下させて第３層４に伝達する第２層厚に形成されている。第２層厚は、例えば１３ｍｍである。

【0025】

第３層４は、一面４Ａ側が第２層３の他面３Ｂ側に面している。第３層４は、化学反応に基づいて第２層３から伝達された第２所定温度範囲において吸熱反応して吸熱効果を奏する。第３層４は、温度上昇を抑制し第２所定温度範囲を維持して伝達する。第３層４は、例えば２層の吸熱材４Ｔを備える（図２参照）。吸熱材４Ｔは、一対の断熱シート４Ｓにより袋状に形成された収容空間内に吸熱素材４Ｑを収容して形成されている。断熱シート４Ｓは、例えば、アルミガラスクロス等の耐火繊維製の織布により形成されている。一対の断熱シート４Ｓには、例えば、所定の矩形の単位毎にミシン目４Ｍが設けられており、吸熱材４Ｔは、複数の矩形の小袋４Ｒがマトリクス状に配置されている（図５参照）。

【0026】

吸熱素材４Ｑは、経時的に乾燥して吸熱効果が低減することを防止するため、水分を含有しない粉末材料により形成されている。吸熱素材４Ｑは、例えば、加熱時に化学反応に基づいて水を分離し、吸熱反応を示す粉末材料である。吸熱素材４Ｑは、例えば、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）の粉粒体により形成されている。吸熱素材４Ｑは、例えば、中心粒径約１０μｍから１００μｍの粉粒体の結晶である。

【0027】

水酸化アルミニウムは、２００℃未満では安定しており、２００℃以上から３５０℃の温度範囲において激しく水分子Ｈ_２Ｏが分離してＡｌ_２Ｏ_３となる脱水分解が発生し、その際に吸熱反応を示す。吸熱材４Ｔは、例えば、１０ｍｍの層厚に形成されている。従って第３層４の第３層厚は、例えば、２０ｍｍである。第３層４の他面４Ｂ側には、第４層５が隣接して設けられている。第３層４は、第４層５に第２所定温度範囲の熱を伝達する。

【0028】

第４層５は、一面５Ａ側が第３層４の他面４Ｂ側に面している。第４層５は、他面５Ｂ側が非加熱面側となり保護対象Ｋに面している。第４層５は、第２層３と同一の素材により形成されている。第４層５は、例えば、第２層３と同一の素材を２層重ねて形成されている。従って、第４層厚は、例えば、第２層厚１３ｍｍの２倍の２６ｍｍである。第４層５は、第３層４から第２所定温度範囲において伝達された熱を第３所定温度範囲に第３降下させて保護対象Ｋに伝達する第４層厚に形成されている。第３所定温度範囲は、例えば、保護対象Ｋの性能が保持されるように所定の基準に基づいて設定されている。

【0029】

次に、耐火ラッピング構造１の性能試験について説明する。以下の性能試験においては、吸熱層である第３層４の位置が性能に及ぼす影響を比較する。

【0030】

図６には、耐火ラッピング構造１と比較対象の耐火ラッピング構造が示されている。Ｎｏ．１は、耐火ラッピング構造１である。Ｎｏ．２は、加熱面側から第１層２、第４層５、第３層４、第２層３の順に積層した比較対象である。Ｎｏ．２は、ＮＯ．１に比して吸熱層である第３層４が加熱面側から遠い位置に配置されている。Ｎｏ．３は、加熱面側から第１層２、第３層４、第４層５、第２層３の順に積層した比較対象である。Ｎｏ．３は、Ｎｏ．１に比して吸熱層である第３層４が加熱面側から近い位置に配置されている。性能試験においては、各耐火ラッピング構造内（すなわち非加熱面）の温度上昇量の平均値が１３９Ｋ以下且つ最高値が１８１Ｋ以下である場合に合格基準に適合するものと設定する。

【0031】

図７には、Ｎｏ．１及びＮｏ．２の耐火ラッピング構造を加熱した場合の層厚方向の温度変化の比較結果が示されている。図示するように、加熱後０時間から３時間後まで３０分単位における温度変化の計算結果が示されている。試験は、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線に沿うように予め定められた耐火性能時間（例えば、３時間）の間に加熱を行った場合の各層の温度変化を計算する。

【0032】

Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１においては、３０分経過後から３時間経過後までの間において、第１層２は、発火により生じた熱を約４２０℃から６４０℃の第１所定温度範囲において第１降下させて第２層３に伝達している。第２層３は、第１層２から伝達した熱を約８０℃から２８０℃の第２所定温度範囲において第２降下させて第３層４に伝達している。第３層４は、第２層３から伝達した熱を吸熱反応により第２所定温度範囲において第４層５に伝達している。

【0033】

第４層５は、第３層４から伝達した熱を約２０℃から１３０℃の第２所定温度範囲において第３降下させて非加熱面側に伝達している。この結果、Ｎｏ．１は、３時間経過後の非加熱面の温度上昇量の平均値が１１２Ｋであり合格基準を満たしていることが確認された。Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１は、吸熱層である第３層４において第２所定温度範囲に保持されることにより、後述する通り吸熱素材４Ｑの化学反応を使い切り吸熱効果を十分に発揮していることが確認された。

【0034】

これに比して比較対象のＮｏ．２の耐火ラッピング構造においては、３０分経過後から３時間経過後までの間において、１層目の第１層２は、発火により生じた熱を約４８０℃から７５０℃の所定温度範囲において降下させて２層目の第４層５に伝達している。２層目の第４層５は、１層目の第１層２から伝達した熱を約５０℃から２７０℃の所定温度範囲において降下させて３層目の第３層４に伝達している。３層目の第３層４は、２層目の第４層５から伝達した熱を吸熱反応により所定温度範囲において４層目の第２層３に伝達している。

【0035】

４層目の第２層３は、３層目の第３層４から伝達した熱を約２５℃から１７５℃の第２所定温度範囲において降下させて非加熱面側に伝達している。Ｎｏ．２の耐火ラッピング構造は、Ｎｏ．１に比して吸熱層である第３層４までの熱の伝達が低下し、第３層４において吸熱素材４Ｑに化学反応が発生しない部分が生じて吸熱効果を十分に発揮できず、Ｎｏ．１に比して耐火性能が低下することが確認された。この結果、Ｎｏ．２は、３時間経過後の非加熱面の温度上昇量の平均値が１５５℃であり合格基準を満たさないことが確認された。

【0036】

Ｎｏ．３の耐火ラッピング構造は、Ｎｏ．１の試験結果を参照すると、第１層２に吸熱層の第３層４を隣接させるとＮｏ．１における吸熱層の第３層４の温度上昇に比して高い温度上昇となることが予測され、吸熱層の第３層４の吸熱反応が不足する（吸熱素材が早期に消費され、吸熱反応が所定時間継続されない）ことが予測される。従って、耐火ラッピング構造においては、Ｎｏ．３の構成は採用しない。

【0037】

上記試験結果によれば、耐火ラッピング構造は、同じ素材を用いた場合でも、非加熱面側における温度範囲を目標温度範囲に保持するために、所定時間経過後において吸熱層である第３層４が有する吸熱素材が吸熱効果を奏する温度範囲に保持する配置を選択する必要がある。試験結果によれば、Ｎｏ．２の構成の耐火性能に比してＮｏ．１の構成の耐火性能が高いことが確認された。

【0038】

また、耐火ラッピング構造１において吸熱層の第３層４は、耐火性能時間（３時間）の間に加熱した場合に吸熱効果を生じる性能を使い切っていることが望ましい。以下、第３層４を構成する２層の吸熱材４Ｔに対して行った性能試験について説明する。性能試験は、例えば、示差熱・熱重量同時測定（TG-DTA）である。示差熱・熱重量同時測定（TG-DTA）は、試料及び基準物質の温度をプログラムに従って変化させながら、試料の重量変化測定（Thermo Gravimetry：TG）及び試料と基準物質の温度差を測定する示差熱測定（Thermo Gravimetry Analyzer ：DTA）を同時に行う手法である。

【0039】

図８には、耐火ラッピング構造１の第３層４を構成する２層の吸熱材４Ｔに対するＴＧ－ＤＴＡの試験結果が示されている。図においてＴＧ曲線は、温度に対する試料の重量変化（重量％）を示している。ＴＧ曲線の減少は、重量の減少を示す。図においてＤＴＡ曲線は、温度に対して検出された熱電対の検出信号（μＶ）に基づく試料の温度変化を示している。ＤＴＡ曲線の減少は、吸熱反応を示し、増加は発熱反応を示す。試験においては、（１）新品の吸熱材４Ｔ、（２）３時間加熱後の加熱面側に配置された吸熱材４Ｔ、（３）３時間加熱後の非加熱面側に配置された吸熱材４Ｔを試料として用い、各測定が行われた。

【0040】

ＴＧ曲線に示されるように、（１）については脱水反応に基づいて重量が減少した。（２）については、重量の減少がほとんど無く、性能を使い切っている状態であることが分かる。（３）については、重量の減少が若干有るものの、性能をほとんど使い切っている状態であることが確認された。また、ＤＴＡ曲線に示されるように、（１）については所定の温度領域において吸熱反応が発生していることが確認された。（２）については、吸熱反応が見られず、性能を使い切っている状態であることが確認された。（３）については、所定の温度領域において若干の吸熱反応が見られるものの、性能をほとんど使い切っている状態であることが確認された。

【0041】

試験結果から、耐火ラッピング構造１の第３層４は、要求される耐火性能時間（３時間）の間に耐火性能を十分に発揮していることが確認された。即ち第３層４は、発火して３時間後の状態において、第２層３から吸熱素材が吸熱効果を奏する所定温度範囲の熱が伝達された場合、吸熱素材の吸熱反応に基づいて所定温度範囲に維持して第４層５に伝達することができる。

【0042】

次に、耐火ラッピング構造における１層目の素材の差異が耐火性能に与える影響を評価する性能試験について説明する。

【0043】

図９に示されるように、比較対象は、Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１、Ｎｏ．４からＮｏ．７の耐火ラッピング構造である。Ｎｏ．４からＮｏ．７の耐火ラッピング構造は、耐火ラッピング構造１の第１層２を第２層３と同じＡＥＳ素材により層厚をそれぞれ変更して形成した構成を備えている。

【0044】

図１０には、各耐火ラッピング構造の番号、１層目の素材と層厚、３時間加熱後の４層目の非加熱面側の温度上昇量の関係を示す算出結果が示されている。図示するように、Ｎｏ．４からＮｏ．７の耐火ラッピング構造により、Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１と同程度の耐火性能を担保するためには、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７の構成のように１層目のＡＥＳ素材の層厚を３５－４０ｍｍに形成することが必要である。Ｎｏ．６、Ｎｏ．７の構成に基づく耐火ラッピング構造によれば、ＡＥＳ素材の層厚の増加に伴い、重量が増加する。

【0045】

図１１には、Ｎｏ．７の耐火ラッピング構造を所定時間の間に加熱した場合の層厚方向の温度変化が示されている。図示するように、非加熱面側においてＮｏ．１の耐火ラッピング構造１と同等の性能を担保するためには、１層目のＡＥＳ素材の層厚を耐火ラッピング構造１の第１層２の層厚に比して４倍の層厚が必要である。従って、Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１によれば、第１層２にＷＤＳ素材を用いることで、第１層厚をＡＥＳ素材で形成した場合のＮｏ６、Ｎｏ．７の耐火ラッピング構造に比して軽量化することができ、保護対象に適用した場合の設備の耐震性能を向上することができる。

【0046】

次に、耐火ラッピング構造における２層目の素材の差異が耐火性能に与える影響を評価する性能試験について説明する。比較対象は、Ｎｏ．１の耐火ラッピング構造１、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９の耐火ラッピング構造である。

【0047】

図１２に示されるように、Ｎｏ．８の耐火ラッピング構造は、耐火ラッピング構造１の第２層３の層厚を２０ｍｍに変更して形成した構成を備えている。Ｎｏ．９の耐火ラッピング構造は、耐火ラッピング構造１の２層目を１層目の第１層２の第１断熱素材と同じに形成した構成を備えている。

【0048】

図１４には、各耐火ラッピング構造の番号、２層目の素材と層厚、３時間加熱後の４層目の非加熱面側の温度上昇量の関係を示す算出結果が示されている。図示するように、耐火ラッピング構造において、第２層３の層厚をＮｏ１の耐火ラッピング構造１の第２層の層厚に比して厚くしたＮｏ．８、２層目の断熱素材を第１層２と同様にＷＤＳに変更した場合、性能の差は同程度であることが確認された。Ｎｏ．８の構成を有する耐火ラッピング構造は、２層目の層厚がＮｏ．１の構成を有する耐火ラッピング構造１に比して厚く、重量が増加することが確認された。従って、性能が同程度であれば、比較的重量が低減されるＮｏ．１の構成が採用される。

【0049】

図１３に示されるように、Ｎｏ．９の構成を有する耐火ラッピング構造は、Ｎｏ．１の構成を有する耐火ラッピング構造１と同程度の性能であることが確認された。Ｎｏ．９の構成を有する耐火ラッピング構造は、２層目がＷＤＳにより形成されており、Ｎｏ．１の構成に比して柔軟性が低下し、施工性が悪化する。従って、性能が同程度であれば、施工性を優先してＮｏ．１の構成が採用される。

【0050】

上述したように、耐火ラッピング構造１によれば、第１層２を第２層３に比して高断熱に形成することにより、耐火性能を確保しつつ軽量化することができる。耐火ラッピング構造１によれば、異なる熱伝導率を有する第１層２の第１層厚及び第２層の第２層厚をそれぞれ所定の層厚に調整することにより、発火後に要求される経過時間の間に吸熱層である第３層４に十分な吸熱効果を発揮させることができる。

【0051】

耐火ラッピング構造１によれば、発火後に要求される経過時間の間に加熱面側に生じた熱により伝達された温度を非加熱面側において保護対象を保護可能な温度領域に低下させることができる。耐火ラッピング構造１によれば、第１層２の第１層厚及び第２層３の第２層厚を調整することで、第２層３が第２所定温度範囲の熱を第３層４に伝達し、発火した後の予め定められた耐火性能時間（３時間）の間に第３層４が吸熱効果を使い切ることができる。

【0052】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、耐火ラッピング構造１において第３層４の吸熱素材４Ｑは、水酸化アルミニウムの他に、加熱時に化学反応に基づいて水を分離し、吸熱反応を示す粉末材料により形成されていればよく、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム２水和物、及び硫酸マグネシウム７水和物のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。また、耐火ラッピング構造１において第１層２の加熱面側には、耐火塗料が塗布されていてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ 耐火ラッピング構造、２ 第１層、２Ａ 一面、２Ｂ 他面、３ 第２層、３Ａ 一面、３Ｂ 他面、４ 第３層、４Ａ 一面、４Ｂ 他面、４Ｑ 吸熱素材、５ 第４層、５Ａ 一面、５Ｂ 他面、Ｋ 保護対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】