JP2004141442A

JP2004141442A - 消火設備

Info

Publication number: JP2004141442A
Application number: JP2002310443A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yamaguchi; 山口　祥吾
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP3963221B2

Abstract

【課題】常時は配管内に水が充水され、火災時に泡水溶液を消火ヘッドに供給して放出する消火設備において、消火ヘッドの散水量を増加することにより、配管内の水が泡水溶液に置換されるまでの間火災の拡大を抑制し、延焼を防止することができるようにする。
【解決手段】ある単位時間（ｍｉｎ）、単位面積（ｍ^２）あたりの放水量（Ｌ）を散水密度とし、１の閉鎖型噴霧ヘッドＨの設計散水密度を７〜１２（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）とした。
また、上記の閉鎖型噴霧ヘッドＨが接続される配管内には常時水が充水され、火災時に泡水溶液が供給される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火設備に係り、さらに詳しくは、主として油火災に備えて駐車場に設置される泡消火設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駐車場には、油火災に備えて泡消火設備が設置されている。従来、この泡消火設備は、一斉開放弁や泡ヘッドなどの構成機器を備え、火災時には、複数の泡ヘッドから防護区画の全域に泡を放出していた。近年、泡消火設備において、上記のような無駄な泡の放出をなくすために、火災現場に局所的に泡又は泡水溶液を放出できるようにしたシステムが提案されている。この種の泡消火設備の一例を図６に示す。
【０００３】
図６に示す泡消火設備において、ロック機構を有する流水検知装置１１に接続された一次側配管４と二次側配管１０には常時水が充水されており、火災が発生すると、これを検出した火災感知器１３が制御盤１４に火災信号を送り、流水検知装置１１のロック機構を解除すると共に配管８に設けた制御弁９を開放する。火災の進展により閉鎖型噴霧ヘッドＨ（以下、消火ヘッドという）が作動すると、二次側配管１０内の水がヘッドＨからまず放水され、火災の拡大が防止される。
【０００４】
ヘッドＨからの放水により二次側配管１０内の水圧が低下すると、センサ１２がこれを検出して減圧信号を制御盤１４に送り、これによりポンプ３が起動して水源１の水が汲み上げられ、タンク５内に流入してダイヤフラム６を押圧し、内部の消火薬剤を配管８を介して混合器７に送り、水と混合した泡水溶液を二次側配管１０を介して消火ヘッドＨに送り、火災を消火する。なお、一次側及び二次側配管４，１０に常時充水しておくのは、若し、消火ヘッドＨが外的衝撃で暴発した場合、駐車してある自動車に泡水溶液が散布され、自動車の塗装面を変色させるなどの被害が発生するのを防止するためである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の泡消火設備においては、一次側及び二次側配管４，１０内に常時水が充水されているため、火災発生時に混合器７から泡水溶液が供給されて配管４，１０内の水が泡水溶液と置換されるまでの間は、消火ヘッドＨから水のみが放水されるので、油（Ｂ）火災に対するシステムとしては十分な消火性能を発揮できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、常時は配管内に水が充水され、火災時に泡水溶液を閉鎖型噴霧ヘッドに供給して放出する消火設備において、閉鎖型噴霧ヘッドの散水量を増加することにより、配管内の水が泡水溶液に置換されるまでの間火災の拡大を抑制し、延焼を防止することのできる消火設備を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る消火設備は、ある単位時間（ｍｉｎ）、単位面積（ｍ^２）あたりの放水量（Ｌ）を散水密度とし、１の閉鎖型噴霧ヘッドの設計散水密度を７〜１２（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）としたものである。
【０００９】
（２）上記（１）の閉鎖型噴霧ヘッドが接続される配管内には常時水が充水され、火災時に泡水溶液が供給されるものである。
【００１０】
（３）また、上記（１）又は（２）の閉鎖型噴霧ヘッドを方形に配置したとき、隣接する４個の閉鎖型噴霧ヘッドすべてで防護される領域が存在するように、閉鎖型噴霧ヘッドを密に配置した。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの閉鎖型噴霧ヘッドの放水圧力を、０．４ＭＰａ以上に設定した。
【００１２】
（５）本発明に係る消火設備は、常時は配管内に水が充水され、火災時に泡水溶液を閉鎖型噴霧ヘッドに供給して放出する消火設備において、火災時に前記配管内の水が泡水溶液に置換されるまでの間、油火災に対して火災の延焼を防止できる散水密度で、前記閉鎖型噴霧ヘッドから水を放水するようにしたものである。
【００１３】
（６）上記（５）の複数の閉鎖型噴霧ヘッドが方形に配置された防護区画において、火災時に火点近傍に位置する４つの閉鎖型噴霧ヘッドが作動するように、前記散水密度で放水するようにした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る消火設備の閉鎖型噴霧ヘッドの設置状態の一例を示す平面模式図で、通常よりも閉鎖型噴霧ヘッドの配置間隔を密にすることで１つの閉鎖型噴霧ヘッドあたりの散水密度を高めるようにしたものであり、図には防護対象区画に６個の閉鎖型噴霧ヘッドを設置した例が示してある。なお、防護対象区画（以下、防護床Ａという）は、縦（Ｉ）：８．５ｍ、横（Ｗ）：８．５ｍで、その面積は７２．２５ｍ^２であり、閉鎖型噴霧ヘッドの防護半径ｒは２．８ｍとした。
【００１５】
この防護床Ａには、横Ｗ方向の中央部で、縦Ｉ方向の長さ方向の両端部から４分の１の位置、すなわち、両端部が２．１２５ｍの位置にそれぞれ閉鎖型噴霧ヘッド（以下、消火ヘッドという）Ｈ_１，Ｈ_４を設置し、その両側に横Ｗ方向の長さの３分の１の距離（２．８３３ｍ）を隔てて、それぞれ消火ヘッドＨ_２，Ｈ_６、Ｈ_３，Ｈ_５を設置したものである。換言すれば、横Ｗ方向においては、中央部に設けた消火ヘッドＨ_１，Ｈ_４から半径ｒ（ｒ＝２．８ｍ）のほぼ円周上に位置するように、消火ヘッドＨ_２，Ｈ_６、Ｈ_３，Ｈ_５を設置したものである（以下の説明では、消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_６を単にＨと記すことがある）。なお、消火ヘッドＨ_１，Ｈ_４間の距離（４．２５０ｍ）の半分の長さと、縦Ｉ方向の長さ方向の両端部から消火ヘッドＨ_１又はＨ_４までの距離が一致するように消火ヘッドＨは配置されている。同様に、消火ヘッドＨ_１，Ｈ_２間の距離（２．８３３ｍ）の半分の長さと、横Ｗ方向の両端部から消火ヘッドＨ_２又はＨ_６までの距離が一致するように消火ヘッドＨは配置される。
【００１６】
本実施の形態においては、消火ヘッドＨを、上記のように方形に、かつ、隣接する４個の消火ヘッドＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４、又はＨ_１，Ｈ_４，Ｈ_５，Ｈ_６のすべてにより防護される領域ａ_１が存在するように、密に配置する。
【００１７】
このように消火ヘッドＨを方形にかつ密に設置した場合における散水密度を計算する。ここで、散水密度とは、１の消火ヘッドＨにおけるある単位時間（ｍｉｎ）、単位面積（ｍ^２）あたりの放水量（Ｌ）をいう。先ず、防護床Ａにおける消火ヘッドＨの１個あたりの防護床面積ａは、
７２．２５ｍ^２÷６≒１２．０４ｍ^２（図１に斜線で示す）…（１）
である。
【００１８】
次に、放水量を求める。ここで、消火ヘッドＨからの放水圧力を、火災の際に、消火ヘッドＨの４個作動時において０．４ＭＰａと設定すれば、１つの消火ヘッドＨからの放水量Ｌは、次式により１００Ｌ／ｍｉｎとなる。
【００１９】
【数１】

但し、Ｑは放水量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｋは消火ヘッドＨのノズル口径などによって決まる定数で、ここでは５０とする。Ｐは放水圧力（ＭＰａ）
【００２０】
（１）式及び（２）式から

となる。
【００２１】
ところで、消防法では、スプリンクラヘッドが取付けられた建物において、すべての床面に消火水が散布されなければならないとされている。このため、従来の消火設備においては、非散布域を生じないために、図２に示すように、正方形に設置したスプリンクラヘッドの円形散布域（半径ｒの防護エリア）が１つの点で重なるように取付けられていた。
【００２２】
いま、図２に示すように、４個の消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４を、半径ｒ（２．８ｍ）の円形散布域が１点で交わる位置に設置した場合における散水密度を比較例として計算する。ここで、１個の消火ヘッドＨの防護床面積は、
【００２３】
【数２】

となる。そして、前記と同じ放水条件とすると、放水量Ｑ：１００（Ｌ／ｍｉｎ）、放水圧力Ｐ：０．４ＭＰａであるから、散水密度は、（３）式から
１００（Ｌ／ｍｉｎ）／１５．６８（ｍ^２）≒６．３８（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）
となる。したがって、図１のように消火ヘッドＨを密に設置した場合に比べて、散水密度が小さい値をとることがわかる。
【００２４】
なお、図２のように、消火ヘッドＨを設置した消火設備において、１個の消火ヘッドＨの散水密度を８（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）とするためには、放水量Ｑを約１２５．５（Ｌ／ｍｉｎ）とするか、放水圧力Ｐを約０．６３ＭＰａとすることが必要である。
【００２５】
［実験例］
次に、図６で説明した消火設備において、どの程度の散水密度であれば延焼を防止できるか実験した。以下本実施の形態の実験例について、図３を用いて説明する。
実験にあたっては、次の条件によった。
天井高さ　：２．７５ｍ
ヘッド取付け高さ：２．７ｍ（火皿上面より２．５ｍ）
火災模型　：０．８ｍ^２火皿（深さ０．２ｍ）
燃料　　　：ｎ−ヘプタン　２０Ｌ
実験室２０：シャッタ２１及び小シャッタ２２　閉
そして、消火ヘッドＨを次のように配置した。
１周目　　：火点直上の中心点０から半径ｒ＝２．８ｍの円周上に、等間隔で４個の消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４を設置（取付ピッチは４ｍ×４ｍとなる）
２周目　　：火点直上の中心点０から半径ｒ_１＝５．５ｍの円周上に、等間隔　　　　　　　　で８個の消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２を設置
【００２６】
［実験手段］
火災模型点火後、１周目の消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４が作動し、水を各条件による放水圧で放射した。２周目に設置した消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２は、給水配管に接続していないダミーヘッドである。このダミーヘッドの作動個数及び温度を測定した。つまり、実験において、作動すれば消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４は放水するが、消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２からは放水されない。なお、この実験で使用する消火ヘッドＨは、半田やグラスバルブなどの感熱部を備えた閉鎖型の消火ヘッドである。
【００２７】
上記のような試験設備により火災模型に点火後、消火ヘッドＨの配置距離関係は固定し、放水圧力を上昇させることで散水密度を変化させ、計８回の試験を行った。
放水圧力が０．２５ＭＰａの場合（散水密度５）は、点火後、消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４が作動し、引続き２周目にある全消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２が作動した。このことから、水だけを小さな散水密度で放水しても火災の拡大を防止できないことがわかる。放水圧力を上昇させて散水密度を高めていくと、２周目の消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２の作動個数が減少し、最終的には１周目の消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４だけしか作動しなかった。この実験結果を図４に示す。
【００２８】
図４は上記の実験結果に基いて作成した消火ヘッドＨの散水密度（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）と、実験開始後の温度上昇（℃）との関係を示すグラフである。図において、散水密度の値８が放水圧力０．４ＭＰａに対応する。なお、（　）内の数字は、放水開始から１０分間において、作動した消火ヘッドＨの数を示す。
図から明らかなように、散水密度の値が８より低い場合（したがって、放水圧力が０．４ＭＰａより低い場合）は、作動する消火ヘッドＨの数が多く、温度上昇が高いことがわかる。一方、散水密度の値が８より高くなると、火点から２．８ｍに位置する１周目の消火ヘッドＨ_１〜Ｈ_４しか作動せず、作動する消火ヘッドＨの数が少なく、温度上昇が低いことがわかる。
【００２９】
以上の実験結果により、散水密度が８Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以上の場合、作動する消火ヘッドＨの数を少なくすることができ、放水による冷却効果を伴う効率のよい消火が可能であることがわかった。
【００３０】
また、散水密度の値が８以上のときは、消火ヘッドＨは放水開始から１０分以上にわたって火点近傍の４個だけしか作動しないことがわかった。言い換えれば、１０分間にわたって火災が拡大するのを防いでいることになる。このことは、消火設備に閉鎖型噴霧ヘッドを使用し、局所的に放水できるようにしたシステムにおいて、作動する消火ヘッドの個数が増加して全域放水のようになるのを防止できるので、きわめて有効である。なお、図４の実験結果によれば、散水密度の値が７のときは、２周目の消火ヘッドＨ_５〜Ｈ_１２は一部しか作動せず、ある程度の延焼防止の効果が得られることがわかる。
【００３１】
また、散水密度の値が８以上の場合は、水噴霧消火設備（図４にその測定点を菱形の記号で示す）と同等の火災抑制性能が得られることが確認できた。ここで、水噴霧消火設備とは、多数の開放型スプリンクラヘッドを使用して高圧で放水する設備で、結果として、散水密度が高くなる設備である。図４から明らかなように、水噴霧消火設備においては縦軸の下方に測定点が集中し、温度上昇が低く冷却効果が高いことがわかる。また、本発明のように、散水密度の値を８以上とすることで、水噴霧消火設備と同様に、温度上昇が低く冷却効果が高いので、十分に火災を抑制できることが確認された。したがって、配管内に充水された水が泡水溶液と置換するまでの間水を放出する消火設備であっても、散水密度の値を８以上にして放水すれば、火災の拡大を抑制し、その間延焼を防止することができる。
【００３２】
上記の説明では、放水圧力が０．４ＭＰａで放水量が１００Ｌ／ｍｉｎの条件の場合について述べたが、例えば、放水圧力が０．２５ＭＰａで放水量が８０Ｌ／ｍｉｎのときに散水密度を８Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２にするためには、１個の消火ヘッドＨの防護面積を１０ｍ^２に設定すればよい。そこで、与えられた防護床面積Ａ_１を１個の消火ヘッドＨの防護面積１０ｍ^２で除算することにより、対象となる防護区画における設置する消火ヘッドＨのおおよその数を算出することができる。
【００３３】
以上の試験の結果により、消火ヘッドＨの散水密度を７〜１２Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とすれば、効率的に散水することができ、配管内の水が泡水溶液に置換するまでの間、火災の拡大を抑制して延焼を防止できることが確認された。なお、散水密度の上限を１２Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２としたのは、これ以上大きくしても放水圧力が高くなるだけで、効果に大きな差がないためである。
【００３４】
また、散水密度の値を大きくするには、散水量を増すためにポンプ等の機器を大型化する必要がある。したがって、同等の延焼防止効果が得られる散水密度８Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２が最も好ましい値であり、散水量も必要以上に増やさずに済む。つまり、散水密度は、水が泡水溶液に置換されるまでの間、火災の拡大を防止できるのに十分な効果を備え、かつ、より少ない散水量であることが望まれる。なお、火災に対して７〜１２Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２という散水密度で水を放水すれば延焼できるので、そのままの散水密度で泡水溶液を放水すれば、油火災が消火できるのは云う迄もない。
【００３５】
［実施の形態２］
図５は本発明を実施する消火設備の要部の系統図である。なお、図６で説明した従来の消火設備と同一又は相当部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
図において、Ｈは実施の形態１で説明した散水密度が７〜１２Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２となるように設計配置された消火ヘッドである。１５は一次側配管４から分岐して設けられた急速排水部で、定流量弁１６と遠隔開放弁１７とからなっている。この定流量弁１６は配管内に流れる流量を一定にするためのもので、例えば、ポンプ３（図６参照）が５００Ｌ／ｍｉｎ程度の送水能力があり、消火ヘッドＨから１００Ｌ／ｍｉｎで放水する場合、定流量弁１６の流量は４００Ｌ／ｍｉｎに設定される。
【００３６】
遠隔開放弁１７は常時は閉じており、開放されると一次側配管４内の水は図示しない排水管を介して外部に排水され、又は図示しない配管を介して水槽に戻される。この遠隔開放弁１７は、制御盤からの指令により火災時に一定時間だけ開放され、一定時間経過後閉止するように制御される。
【００３７】
ここで、一定時間とは、火災時に一次側配管４に充水された水を排水するのに要する時間、換言すれば、ポンプ３が起動して混合器７（図６参照）で混合された泡水溶液が二次側配管１０に送られるまでの時間、つまり、一次側配管４内の水が泡水溶液に置換されるのに要する時間である。なお、遠隔開放弁１７にはパイロット弁１８が接続され、このパイロット弁１８を開放させることにより、遠隔開放弁１７のシリンダ室を減圧又は加圧することにより開放される。
【００３８】
火災発生時における消火設備の作用は、図６で説明した従来技術の場合とほぼ同様であるが、火災の発生による制御盤１４からの信号により遠隔開放弁１７が開放され、ポンプ３によって圧送された一次側配管４内の水が遠隔開放弁１７から排水される。そして、一定時間経過し、混合器７により所定濃度の泡水溶液が生成して一次側配管４内の水が泡水溶液に置換されたのち、遠隔開放弁１７は閉止される。なお、排水される流量は定流量弁１６によって規制されるので、排水されている際においても消火ヘッドＨからは十分な水量で水が放水される。
【００３９】
本実施の形態によれば、急速排水部１５を設けたので、一次側、二次側配管４，１０内の水が泡水溶液に置換されるまでの時間を短縮することができ、実施の形態１に係る散水密度が７Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以上となるように消火ヘッドＨを配置すれば、水の放水中における延焼を防止できるので、より消火性能が向上する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、常時は配管内に水が充水され、火災時に泡水溶液を閉鎖型噴霧ヘッドに供給して放出する消火設備において、１個の閉鎖型噴霧ヘッドの散水密度を７〜１２Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２としたので、配管内の水が泡水溶液に置換されるまでの間、火災の拡大を抑制し、延焼を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る消火設備の消火ヘッドの配置状態を示す平面模式図である。
【図２】従来の消火設備における消火ヘッドの配置の一例を示す平面模式図である。
【図３】実施の形態１の実験例の消火ヘッドの配置状態の説明図である。
【図４】実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る消火設備の要部の系統図である。
【図６】従来の泡消火設備の一例の系統図である。
【符号の説明】
Ａ　防護床、ａ　防護床面積、Ｈ　消火ヘッド、４　一次側配管、７　混合器、１１　二次側配管、１５　急速排水部。

Claims

ある単位時間（ｍｉｎ）、単位面積（ｍ^２）あたりの放水量（Ｌ）を散水密度とし、１の閉鎖型噴霧ヘッドの設計散水密度を７〜１２（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２）としたことを特徴とする消火設備。
前記閉鎖型噴霧ヘッドが接続される配管内には常時水が充水され、火災時に泡水溶液が供給されることを特徴とする請求項１記載の消火設備。
前記閉鎖型噴霧ヘッドを方形に配置したとき、隣接する４個の閉鎖型噴霧ヘッドすべてで防護される領域が存在するように、閉鎖型噴霧ヘッドどうしを密に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の消火設備。
前記閉鎖型噴霧ヘッドの放水圧力は、０．４ＭＰａ以上に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の消火設備。
常時は配管内に水が充水され、火災時に泡水溶液を閉鎖型噴霧ヘッドに供給して放出する消火設備において、
火災時に前記配管内の水が泡水溶液に置換されるまでの間、油火災に対して火災の延焼を防止できる散水密度で、前記閉鎖型噴霧ヘッドから水を放水することを特徴とする消火設備。
複数の閉鎖型噴霧ヘッドが方形に配置された防護区画において、火災時に火点近傍に位置する４つの閉鎖型噴霧ヘッドが作動するように、前記散水密度で放水することを特徴とする請求項５記載の消火設備。