JP2008106602A - 耐火窓 - Google Patents

Abstract

【課題】適宜の窓枠システムにプレストレスドモノリシック窓（機能窓）ガラス少なくとも１枚が備わるＥ及びＥＷ類の耐火窓であって、従来技術の不利益を有せず、且つ個々の窓ガラスの厚みが同一又はより薄くても、防火窓の窓表面積を実質的に増大させて熱負荷に対する耐性を強化させた耐火窓を提供する。
【解決手段】窓枠システム（１，６）と、該窓枠システムに設けられた熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火窓ガラス少なくとも１枚（２）を含んで成るDIN EN357による耐火類Ｅの耐火窓であって、
上記熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火ガラス窓ガラス少なくとも１枚（２）は、軟化点が８７５℃上の高温溶融アルミノ珪酸塩ガラスを含み、該アルミノ珪酸塩ガラスは上記軟化点における粘度ηがlogη＝７．６であり、
上記熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火窓ガラス（２）少なくとも１枚は曲げ強度が１００Ｎ／ｍｍ^２を越え、紫外線に対して実質的に不透過性である耐火窓。
【選択図】図１

Description

本発明はDIN EN 357による耐火類Ｅの、適宜の窓枠システムに熱的又は化学的プレストレスドモノリシック（単板）耐火窓ガラス（２）少なくとも１枚が備わる耐火窓に関する。

建設工業の多数の分野、例えば住宅、商業及び工業建設において、防火に対する法的要件が公共建築物、自動車又は船舶に耐火バリアを要求する。そのため、室内及び他の建築構造における窓は防火法の防火要求条件を満たさねばならない。そこで、耐火又は防火窓が論議の対象になる。

従来の窓ガラス、即ちソーダ石灰ガラスは強い熱負荷下では爆発するので防火バリアとしては不適切である。その場合、火災、そして生じる熱放射は抑制も無く広がってしまう。その理由は、ソーダ石灰ガラスは熱膨張率が比較的大きく、引張強さが比較的小さいためである。

少なくとも所定時間の間火炎に耐える多くの耐火窓が、工業的に開発されてきた。これ等耐火ガラスは多くの関連特許文献の主題であるが、これ等は、例えばガラスセラミック又は硬化ガラスの特殊耐熱透明耐火窓ガラスと、その所定の配置及び／又はホルダーとを用いて防火を達成しようとする原理に基づいている。用語「耐火窓」は従って、１つ以上の光透過性窓ガラスと、これ等窓ガラスの保持及び封止基材を含む窓枠システムとで構成される建築部位及び装置を含む。

全ての耐火窓が同じ耐火性をもつものではない。これは実用及び使用法で決まり、DIN EN357の仕様の所謂耐火類により表されている。窓の耐火類はEl、EW及びE類である。それ等は更に会議録、例えばEL 30、EL 90及びE 30において、それ等の耐火持続時間で特徴付けられている。

Ｅ窓は火炎及び煙の拡がりを所定時間の間防ぐ、即ち隔壁のように火炎を密閉するのみである。ＥＷ窓は更に熱放射の伝達を防止しなければならない。Ｅ及びＥＷ窓はモノリシック窓ガラスや多層ガラスで製作することができる。モノリシックガラスを用いると、構造が薄く、且つ軽量になる。

ＥＬ窓では、ガラス面温度は火炎に面する側で所定度以上増大することはない。これを得るために、耐火窓ガラスと、火災の際に泡を形成する、耐火窓ガラス間に挟まれた充填層から成る組み合わせシステムがＥＬ窓では一般的である。

プレストレスド（プレストレス付与）ソーダ石灰ガラス又はプレストレスド硼珪酸塩ガラスを用いてモノリシック耐火窓を製作するのが技術の現状である。既知のプレストレスドソーダ石灰ガラスはＥ耐性時間が６０分である。既知のプレストレスド硼珪酸塩ガラスはＥ耐性時間が１２０分である。

だが、プレストレスドソーダ石灰ガラス又はプレストレスド硼珪酸塩ガラスから製作される市販のＥ窓は実際の適用においてかなりの不利益がある。選ばれた窓枠システム（ガラス支持装置）は１２０分上の耐用寿命を許容するが、耐火窓は温度に依存するガラス歪又は変形のため通常、システムとして不良となる。ガラスはその重量と、その寸法及び温度による過剰圧力のため流れ始めるため、Ｅ関連室密閉基準の室密閉が上手く行かない。従って、約５ｍｍを上回る窓ガラスの厚みが、大きな窓ガラス寸法での耐用寿命６０分を達成するのに必要となる。

ソーダ石灰ガラスと比較して重い又は強い熱負荷に対処し得るガラス、例えばＥ１３１４７０４Ｂ１に記載の硼珪酸塩ガラスやＤＥ１９７１０２８９Ｃ１に記載の特殊珪酸塩窓ガラスも勿論利用できる。だが、これ等ガラスは実際の建築上の、耐火技術的要求条件を全ては満たしていない。上記ドイツ国特許文献のガラスは軟化点が７５０〜８３０℃と比較的低い。更に、現在可能なガラス、即ち硼珪酸塩ガラスはＵＶ透過性が高く、この高いＵＶ透過性はその高エネルギー透過性及び放射に依存して建築内容物の老化を来たすため、建築設計及び技術要件に抵触する。

本発明の一目的は、上記不利益を有しない耐火窓を提供することにある。

本発明の他の目的は、適宜の窓枠システムにプレストレスドモノリシック窓（機能窓）ガラス少なくとも１枚が備わるＥ及びＥＷ類の耐火窓であって、個々の窓ガラスの厚みが同一のまま又はより薄くても、防火窓の窓表面積を実質的に増大させて熱負荷に対する耐性を強化させた耐火窓を提供することにある。

これ等目的、及び以下より明らかになる他の目的は、適宜の窓枠システムに熱的又は化学的プレストレスド（プレストレス付与）モノリシック窓ガラス少なくとも１枚が備わる、DIN EN356によるＥ及びＥＷ類の耐火窓により達成される。

本発明の一側面によれば耐火ガラス窓は、軟化点が８７５℃上の高温溶融アルミノ珪酸塩ガラスを含み、該ガラスはその軟化点におけるガラス粘度をηとしてlogη＝７．６（１０^７．６ｄＰａ・ｓ）で特徴付けられ、曲げ強度が１００Ｎ／ｍｍ^２上であり、実質的にＵＶ不透過性、即ちＵＶ遮断性である。

驚くべきことに、特殊な高温溶融アルミノ珪酸塩を用いたモノリシックガラスから成る耐火窓は、前記不利益をもたらさずに製作できることが分かった。本発明による耐火窓は高度に透明である、即ち光学的特性が高い。それ等は火災の際の耐久時間が極めて長く、ガラス組成の軟化点が高いので、既知の耐火窓よりかなり長い。E 120を超える長い耐久時間が、DIN EN 1363（面積／時間）によるテスト中に証明された。最小の使用可能なガラス厚みは２ｍｍとなる。高い耐曲げ性及び温度変化耐性が強い化学的又は熱的プレストレス付与により得られ、
このため耐火窓にモノリシック窓ガラスを用いることができる。曲げ強度は、熱的プレストレスド耐火窓ガラスで少なくとも１２０Ｎ／ｍｍ^２に、化学的プレストレスド耐火窓ガラスで少なくとも５００Ｎ／ｍｍ^２に達する。

本発明に用いられるアルミノ珪酸塩ガラスは通常、ＵＶ遮断性又はＵＶ不透過率の高いガラスである。

本発明による耐火窓は耐火窓ガラスとして機能する窓ガラス以外に、耐火窓ガラスから離間して又は離間せずに、積層又は断熱窓に一体化される他の窓ガラスを含んでも良い。

機能窓ガラスのガラス厚みは選択に応じて、２〜２０ｍｍで良い。好適な実施態様では、３〜１２ｍｍである。

従来型の高温溶融ガラスは一般に知られている。それ等を耐火窓に用い得ないのは、これ等ガラスはプレストレス化が不十分であり、光学的特性を高く保って大規模に利用できないためである。

本発明の更なる好適な実施態様では、耐火及び／又は他の被覆窓ガラスを提供する機能を果たす被覆窓ガラスが耐火窓に用いられる。この被覆窓ガラスは一層又は多層の熱遮断層を有しても良く、所謂低Ｅガラスから成り、赤外領域の耐火窓の放射バランスを改善する。また、付加的機能を有しない純設計的改善層を設けても良い。とりわけ銀を被覆した耐熱ガラスは、低Ｅガラスと呼ばれる。低Ｅとは低放射率を意味し、低熱放射（定義「黒体」と比較して）と等価である。それ等はまた、耐熱ガラス又高遮断断熱ガラスとも呼ばれる。

高温溶融ガラスから成るモノリシック窓ガラスに関連して、種々の窓枠システムを本発明の耐火窓に用いることができる。その特性を改善又は調整するため、スチール、アルミニウム、木材又はこれ等の組み合わせから成る窓枠が用いられる。

耐火又は防火を提供する機能を果たす窓ガラス以外の付加的窓ガラスを耐火窓に困難なしに一体化できる。例えば、これ等耐火窓を積層材から構成することも、対向する窓ガラスのある断熱ガラス構造により空間的に分離した配置で具体化することもできる。

本発明の更なる実施態様を、従属請求項及び以下の詳細な説明において記述する。

実施態様

本発明の目的、特徴及び利点を以下、添付図面を参照して好適な実施態様の以下の記載の補助により詳細に説明する。

図１に、複数の形状大きにおいて異なる窓枠部を有する木製窓枠システム１が備わる窓構造を示す。図１に示す幾何学的構造は、種々の形状の耐火窓を同時に検査できるようにする検査目的のために用いられた窓構造の一例に過ぎない。個々の窓枠部は、異なる空間閉鎖及び／又は設計を提供するそれ等の機能に応じて幾何学的形状が異なる。

だが、概して窓枠部は形状が異なっても特別な機能をもつことはない。図１及び４に、建築許可の認定のために検査を要する、窓ガラスを枠構造（例えば最大高さ及び幅）及び形状（三角形状、湾曲形状等）に配置したものの可能な例を示す。

一般的に、これ等窓枠部における耐火窓ガラス２（機能窓ガラス）は、フロート法により製造され、且つ熱的にプレストレスが付与される、軟化点８７５℃上のガラスから作られる。これ等窓ガラスは厚みが４ｍｍであり、可視光透過率が９０〜９３％の範囲にある。

窓構造は純ガラス分離壁と、ドア及び本発明の範囲の窓とのそれ等の組み合わせから成る。好適な実施態様は、高窓と側窓にガラス分離壁で接続するガラスドアで特徴付けられる。

木製構造は止め部、又は窓ガラスの両側に釘打ち、ねじ止め又は接着により固定される止め片としてのガラス用塑造物又はガラス用窓枠３により任意に組み立てることができる（図２及び３）。

図２及び３に、耐火窓ガラス２を木製窓枠にねじ止めガラス用塑造物３で取り付ける方法を示す。図２に示す実施態様では、ガラス用塑造物３を窓ガラス２の両側に取付けねじ４にて取付ける。図３に示す実施態様では、ガラス用塑造物３を窓ガラスの片側でのみ木材窓枠１にねじ込む。ガラス塑造物２を木材窓枠１に、その縁部を木材窓枠１の溝又は凹部に挿入して取り付け、この窓ガラス縁部を溝内でシリコーン接着剤５を用いて密封する。

この窓構造の最大窓ガラス寸法は１６００ｍｍｘ３０００ｍｍであった。ガラス挿入深さは１５ｍｍであった。

DIN EN 1363-1による火災検査がこの窓構造で行われた。

この構造の耐用寿命は６０分を超えたので、この耐火窓はE 60の耐火類であった。

図４に、スチール窓枠６を含む窓構造の第２の実施態様を示す。この実施態様では、図１の実施態様のように幾何学的形状の異なる数個の窓枠部を有した。図１の窓構造の窓枠部と同様のことが、図４の窓構造の窓枠部に付いても云える。典型例として、耐火窓ガラス２（機能窓ガラス）は、フロート法により製造され、化学的にプレストレス付与された、軟化点８７５℃上、厚み８ｍｍのガラスから成り、これ等窓枠部に取付けられる。

図１の場合の窓構造の全寸法は４０００ｍｍｘ３０００ｍｍである。最大窓ガラスは寸法１３００ｍｍｘ２５００ｍｍである。ガラス挿入深さは１５ｍｍとなった。

図４に示す窓構造は図１の第１の実施態様と同様に、純ガラス分離壁として、又はドアと組み合わせのガラス壁にて具現化することができる。

図５Ａ又は５Ｂの実施態様で示すように、スチール窓枠６は止め部、又は窓ガラスの両側にクリップ止め又はねじ止めにより固定されるガラス用塑造物又はガラス用窓枠により任意に組み立てることができる。中空のスチールストリップ３ａ又はスチール角ブラケットをガラス塑造物又はガラス用窓枠として用いることができる。

DIN EN 1363-1による火災検査がこれ等の構造で行われた。

第３の実施態様では、窓構造は図４に示す複数の窓枠部を有して、寸法が４０００ｍｍｘ３０００ｍｍであった。この窓構造は、フロート法により製造され、化学的にプレストレス付与されたガラスから成る、軟化点８７５℃上、厚み６ｍｍの窓ガラスと、４ｍｍ厚みＣａ−Ｎａガラスから成り、化学的プレストレス付与窓ガラスから１２ｍｍのスチールスペーサで離間されたカウンター窓ガラスとを含みガラス断熱窓構造を形成する。最大窓ガラスは寸法１４００ｍｍｘ２８００ｍｍであった。ガラス挿入深さは１５ｍｍとなった。止め部と、ガラス用塑造物へのねじ込み部を選択した。

火災検査がDIN EN 1363-1によりこの窓構造で行われた。

この構造の耐用寿命は１２０分を超えたので、この耐火窓はE 120の耐火類であった。

この窓構造は実施例１の窓構造と同様に、純ガラス分離壁として、又はドアと組み合わせで具現化することができる。

建築物内部に断熱ガラス積層又は組み合わせ構造を設ける目的は通例、部屋から部屋への音波の伝播を低減するためである。建築物の外部に用いるとき、断熱ガラス積層又は組み合わせ構造はまた、周囲への熱損失を低下できる。

図６に、上記の断熱ガラス積層又は組み合わせ構造であって、窓ガラス少なくとも２枚を含み、第１の窓ガラス２が本発明の実施例１及び２に記載のようなモノリシック窓ガラス又は組み合わせであり、他の窓ガラスがカウンター窓ガラス７であるものを示す。

乾燥剤を充填したアルミニウム又はスチールスペーサ８が縁部２ａにおける両窓ガラス間の介在空間７ａに配置される。既知のシール材から成る一次シール９及び二次シールが積層窓構造をシールしている。

溶融ガス抜きが任意にスペーサ８に配置される。

未ストレス付与Ｃａ／Ｎａ（ソーダ石灰）窓ガラス、ＥＳＧ窓ガラス又はＣａ／Ｎａ又はＥＳＦ窓ガラスを含むＶＳＧ窓ガラスをカウンター窓ガラスとして用いることができる。カウンター窓ガラスは任意に、着色、印刷及び／又は塗装されても良い。

第４の実施態様によれば、窓ガラスを、軟化点８７５℃以上のガラスから、フロート法により製造され、化学的にプレストレス付与され、反射性被膜、所謂低Ｅ被膜、防日（太陽光）性被膜が設けられたガラスから成るようにすることができる。これ等の層を用いる目的は、特定の用途に応じて窓による熱損失の低下による省エネルギー、窓による太陽光線の作用の低減及び／又は窓（ＥＷ類窓）によるＩＲ又は熱放射通過の低減である。

これ等層は既知のスパッタリング法、熱分解法又は浸漬法により形成する。

耐光性や防熱性等の特性を機械的応力や破砕―結合性に対する耐性と組み合わせるには、被膜付き窓ガラス２と実施例３に記載のカウンター窓ガラス７を組み合わせれば良い。

以上、発明を耐火窓に具現されるものとして例示、記載したが、本発明の精神を如何ようにも逸脱することなく種々の修正や変更をなし得ることから、本発明は示された詳細に限定されるものではない。
即ち、以上の記載は、他者が現在の知識を適用することにより、従来技術の観点から本発明の一般的又は特定の側面の本質的特徴と云うべき特徴を省略することなく、本発明の要旨を種々の応用に適用出来る程度まで、それを十分に明示するものである。

窓枠システム及び窓枠システムに設けられる耐火窓ガラスを含む本発明による窓構造の正面図である。 窓ガラスの両側に被覆ガラスストリップをもつ輪郭付き窓枠に耐火窓ガラスを受容する構造配置の第１の実施態様を示す透視断面図である。 窓ガラスの両側に被覆ガラスストリップをもつ輪郭付き窓枠に耐火窓ガラスを受容する構造配置の第２の実施態様を示す透視断面図である。 図１に示す窓構造とは異なる、窓枠システム及び窓枠システムに設けられる耐火窓ガラスを含む本発明によるもう一つの窓構造の正面図である。 図４のスチール製窓枠部に耐火窓ガラスを設けた配置の異なる実施態様の透視断面図である。 断熱窓として組み立てられる、本発明による耐火窓ガラスを備える耐火窓のコーナー部の透視断面図である。

符号の説明

１ 窓枠システム
２ 耐火窓ガラス
３ ガラス塑造物
４ ねじ
５ シリコーン接着剤
６ スチール窓枠
７ カウンター窓ガラス
８ スペーサ
９ 一次シール
１０ 二次シール

Claims (12)

1. 窓枠システム（１，６）と、該窓枠システムに設けられた少なくとも１枚の熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火窓ガラス（２）を含んで成るDIN EN357による耐火類Ｅの耐火窓であって、
   上記少なくとも１枚の熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火ガラス窓ガラス（２）は、軟化点が８７５℃上の高温溶融アルミノ珪酸塩ガラスを含み、該アルミノ珪酸塩ガラスは上記軟化点における粘度をηがとして、logη＝７．６であり、
   上記少なくとも１枚の熱的又は化学的プレストレスドモノリシック耐火窓ガラス（２）は曲げ強度が１００Ｎ／ｍｍ^２を越え、紫外線に対して実質的に不透過性である耐火窓。
2. 前記高温溶融アルミノ珪酸塩ガラスの弾性率が７５０００Ｎ／ｍｍ^２を上回る請求項１に記載の耐火窓。
3. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）が熱的にプレストレスされ、前記曲げ強度が１２０Ｎ／ｍｍ^２を上回る請求項１に記載の耐火窓。
4. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）が化学的にプレストレスされ、前記曲げ強度が５００Ｎ／ｍｍ^２を上回る請求項１に記載の耐火窓。
5. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）は透過率が可視光に対して９０〜９２％の範囲にある請求項１に記載の耐火窓。
6. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）は厚みが２〜２０ｍｍである請求項１に記載の耐火窓。
7. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）は被膜がある請求項１に記載の耐火窓。
8. 前記窓枠システム（１、６）が木、鋼、アルミ又はそれ等の組み合わせから成る請求項１に記載の耐火窓。
9. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）以外に、別の窓ガラスが更に備わり、該別の窓ガラスが上記少なくとも１枚の耐火窓ガラス（２）と共に前記窓枠システム（１、６）に設けられ、該窓枠システム（１，６）が木、鋼、アルミ又はそれ等の組み合わせから成る請求項１に記載の耐火窓。
10. 前記窓枠システム（１、６）に挿入される前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）の縁部が少なくとも１つのガラス塑造物（３）で覆われて成る前記請求項１に記載の耐火窓。
11. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）から離間して前記窓枠システム（１，６）に保持されて断熱窓構造を形成するカウンター窓ガラス（７）を更に含んで成る請求項１に記載の耐火窓。
12. 前記少なくとも１枚の熱的又は化学的耐火窓ガラス（２）がフロートガラスから成る請求項１に記載の耐火窓。

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