JP2005027765A - 火災の消火方法及び消火設備 - Google Patents

Abstract

【課題】人体に影響を与えず、天井の高い空間あるいは屋外等天井のない空間において火災を消火する火災の消火方法及び消火設備を提供すること。
【解決手段】火災の消火設備において、霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成する気液混合装置１７と、気液混合装置１７から気液混合体を放出する放出口１９とを備え、気液混合体を放出口１９から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災の消火方法及び消火設備に関し、特に、天井が高いあるいは開放された空間に発生した火災に用いて好適な火災の消火方法及び消火設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火災の消火設備においては、火災が発生した場合、水を噴射する装置を作動させて燃焼物を消火するという水系火災の消火設備が採用されている。ここで、水系消火設備に利用されている水は、冷却効果に優れ、入手が容易であり、低コストで毒性がなく、また環境に対する影響が少ない等の利点があるため、従来から最も有効な消火剤として利用されている。ただし、水は常温において液体であり、常に重力の影響を受けて沈降し流下するため、気体の消火剤のように、燃焼物を覆って消火することができない。したがって、水系消火設備を利用する場合、水噴射装置等の放水器具を燃焼物に近づけること及び放水器具と燃焼物との間に散水の妨げとなる障害物が存在しないことが消火の条件となる。
【０００３】
しかしながら、火災の消火設備を作動させる場所がある空間内であって、その空間の床面積が大きく、奥行きがあり、あるいは内部の構造が複雑な空間内で火災が発生した場合、空間の外部から放水してもその空間の隅まで水が届きにくく、さらに、空間内が高温になりあるいは空間内に煙が充満した場合には、その状態が収束するまで消火を行うことができないおそれがある。
このような火災が発生した場合においては、水系消火設備を用いる代わりに、不燃性ガスを空間内に充満させ、その燃焼物を覆って消火する方法がある。
【０００４】
しかしながら、既存のガス系消火設備のほとんどは、容器に貯蔵されるガスを消火剤として利用する固定消火設備であり、付加価値の高い場所にしか設置されないほどその設備費用が高価である。また、貯蔵容器より供給される消火剤の量が限られており、長時間にわたって継続的に供給できないので、区画された空間の開口部を閉鎖することができない場合には利用することができない。
【０００５】
そこで、上述の消火設備が設置されていない空間内における火災に対する火災の消火方法及び消火設備として、気体分離膜を利用して一定の酸素濃度を持つ窒素富化空気を火災が発生した空間内に継続的に大量に注入し、空間内の火災を鎮火させるとともに、空間内の空気を人体に影響のない酸素濃度を有する雰囲気に置換する火災の消火方法及び消火設備が提案された（特許文献１参照）。
この火災の消火方法及び消火設備は、トンネルや地下街等、奥行きのある空間内の火災に対する消火に対して有効となる。
【０００６】
このほか、閉鎖した空間内における従来の火災の消火設備としては、水噴霧ノズルから噴霧される微粒子水滴と、ガス噴射ノズルから噴射される安全濃度内の不燃性ガスとからなる混合消火雰囲気によって、被燃焼物が冷却されながら酸欠状態となり、消火あるいは燃焼抑制されるものがある（特許文献２参照）。
また、限られた空間内における従来の別の火災の消火設備としては、管オリフィス部、ノズル管、水容器、水供給管、及び窒素補給管等によって構成されており、窒素が流れると、管オリフィス部に設けられたオリフィスによって窒素出口がノズル管の水出口よりも高い圧力になり、水容器内の水が水出口から放出されるものがある（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２７６４２８号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献２】
特開平８−３３７３０号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２０００−２３７３３９号公報（第２頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の火災の消火設備においては、窒素富化空気は空気より軽く、火災となった空間に全域的に充満させなければならない。そのため、区画されていない屋外の火災に利用することができないという問題があった。また、アトリウムのような天井が高いことで内部容積が大きい空間においても、多量の消火ガスを注入しなければならないため、区画内の床面に発生した火災を消火することが困難であるという問題があった。
また、水を噴霧する火災の消火設備においては、微粒子水滴添加時の相乗効果によって不活性ガスの添加濃度を減らして人体に対する安全性を高めることを目的とするものであり、不活性ガスが空気より軽いため、閉鎖空間の固定消火設備を対象とするものである。
【０００９】
なお、空気より重い気体として二酸化炭素が挙げられる。二酸化炭素は、空気より重い気体であるため、天井の高い空間あるいは天井のない空間において、その空間の底面に滞留でき、かつ、加圧することによって液化できることで、貯蔵および輸送を容易に行うことができるものである。実際に、固定消火設備以外に、移動式の消火設備として坑内火災の消火にも使用されている。しかし、消火に必要な二酸化炭素の濃度は人体に危険を及ぼすに十分な濃度であるため、有人の場所で使用できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、人体に影響を与えず、天井の高い空間あるいは屋外等天井のない空間において火災を消火する火災の消火方法及び消火設備を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る火災の消火方法において、霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成し、前記気液混合体を用いて火災発生源を覆うことで火災を消火することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成し、その気液混合体を用いて火災発生源を覆うことで火災を消火することにより、気液混合体が自ら地面の方向に進行して火災発生源を覆うこととなる。これは、閉鎖した空間に気体あるいは気液混合体を充満させることでその閉鎖した空間内の火災発生源を覆って火災を消火する方法とは異なるものである。
【００１３】
本発明に係る火災の消火設備において、霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成する気液混合装置と、前記気液混合装置から前記気液混合体を放出する放出口とを備え、前記気液混合体を前記放出口から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成する気液混合装置と、気液混合装置から気液混合体を放出する放出口とを備え、気液混合体を放出口から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることにより、気液混合装置によって生成された気液混合体が放出口から放出されて、気液混合体が自ら地面の方向に進行して火災発生源を覆うこととなる。これは、閉鎖した空間に気体あるいは気液混合体を充満させることでその閉鎖した空間内の火災発生源を覆って火災を消火するものとは異なるものである。
【００１５】
本発明に係る火災の消火設備において、前記気液混合体に混在された前記空気は、窒素富化空気であることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、気液混合体に混在された空気が窒素富化空気であることにより、例えば二酸化炭素のように消火に必要な濃度を供給すると人体に影響を及ぼしてしまうような気体を用いずに窒素を用いるため、人間の生命に危険を及ぼさない。
【００１７】
本発明に係る火災の消火設備において、前記窒素富化空気に含まれる酸素濃度は、１０〜１７％であることを特徴とする。
【００１８】
周知のように、大気中の酸素濃度は通常２１％であるが、人間の生命に危険を及ぼさない酸素濃度は１０％以上である。一方、通常の大気中の酸素濃度では、火災発生源となる可燃物は燃焼するが、酸素濃度が１７％以下になると、マッチやろうそく等の可燃物は燃えなくなる。
そこで、本発明によれば、気液混合体に混在された空気が窒素富化空気であり、その窒素富化空気に含まれる酸素濃度が１０〜１７％であることにより、人間の生命に危険を及ぼさないままで可燃物を燃えなくさせる状態を生成させることとなる。
【００１９】
本発明に係る火災の消火設備において、空気圧縮機と、前記空気圧縮機を駆動させるエンジンと、前記空気圧縮機によって圧縮された圧縮空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器によって冷却された圧縮空気に含まれる有害物を除去するフィルタと、前記フィルタを介して圧縮空気を加熱する加熱用熱交換器と、前記加熱用熱交換器によって加熱された圧縮空気を窒素富化空気および酸素富化空気に分離する気体分離膜とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、空気圧縮機と、空気圧縮機を駆動させるエンジンと、空気圧縮機によって圧縮された圧縮空気を冷却する冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器によって冷却された圧縮空気に含まれる有害物を除去するフィルタと、フィルタを介して圧縮空気を加熱する加熱用熱交換器と、加熱用熱交換器によって適切な温度に加熱された圧縮空気を窒素富化空気および酸素富化空気に分離する気体分離膜とを備えていることにより、窒素富化空気を大気中の空気から生成することが可能となる。
【００２１】
本発明に係る火災の消火設備において、前記エンジンから排出された排気ガスは、前記加熱用熱交換器の熱源の一部または全部に用いられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、エンジンから排出された排気ガスが加熱用熱交換器の熱源の一部または全部に用いられていることにより、排気ガスの再利用ができるため、加熱用熱交換器を通過する空気がエンジンの排気から回収されるエネルギーで加熱されることとなる。
【００２３】
本発明に係る火災の消火設備において、前記気体分離膜によって分離された酸素富化空気は、前記エンジンに供給される空気の一部または全部に用いられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、気体分離膜によって分離された酸素富化空気がエンジンに供給される空気の一部または全部に用いられていることにより、酸素富化空気の再利用ができるため、エンジンの効率が向上されることとなる。
【００２５】
本発明に係る火災の消火設備において、前記気体分離膜によって分離された窒素富化空気の流量あるいは酸素濃度を調整する流量調整弁を備え、前記流量調整弁によって分離された窒素富化空気は、前記冷却用熱交換器の冷却剤に用いられていることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、気体分離膜によって分離された窒素富化空気の流量あるいは酸素濃度を調整する流量調整弁を備え、流量調整弁によって分離された窒素富化空気が冷却用熱交換器の冷却剤に用いられていることにより、窒素富化空気の圧縮エネルギーの再利用ができるため、冷却用熱交換器を通過する空気が回収されるエネルギーで冷却されることとなる。ここで、冷却剤は、冷却用熱交換器に供給され、断熱膨張により圧縮空気を冷やすものである。
【００２７】
本発明に係る火災の消火設備において、前記放出口の周縁部には、上流側から下流側に空気を通過させる空隙部が設けられ、前記気液混合体が前記放出口から放出される際に、前記気液混合体を覆うように前記空隙部から空気を放出することを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、放出口の周縁部には、上流側から下流側に空気を通過させる空隙部が設けられ、気液混合体が放出口から放出される際に、気液混合体を覆うように空隙部から空気を放出することにより、その放出された空気が、放出口から放出された気液混合体を覆う一時的な外壁となるため、気液混合体を遠方に放出することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明はそれらによって限定されるものではない。
図１は、本発明における実施の形態を示す図であって、本発明を適用した火災の消火設備を示す図である。
【００３０】
火災の消火設備１０は、エンジン１１、空気圧縮機１２、冷却用熱交換器１３、フィルタ１４、加熱用熱交換器１５、気体分離膜１６、気液混合装置１７、二流体ノズル１８、放出口１９、水タンク２０、温度計２１、流量計２２、流量調整弁２３、酸素濃度計２４、排気ガス利用ライン２５、空気供給ライン２６、酸素富化空気供給ライン２７、圧縮窒素富化空気供給ライン２８、及び低圧窒素富化空気供給ライン２９を備えている。この火災の消火設備１０は、後述するように、エンジン１１を最も上流側に、放出口１９を最も下流側に配置して、大気中の空気を窒素富化空気に変化させながら上流側から下流側に送り出せるようになっている。
【００３１】
エンジン１１は、火災の消火設備１０の最も上流側に配置され、空気圧縮機１２を駆動できるように空気圧縮機１２に接続されている。
空気圧縮機１２は、エンジン１１の下流側に配置されており、火災の消火設備１０の空気供給源として圧縮空気を下流側へ放出するようになっている。
冷却用熱交換器１３は、空気圧縮機１２の下流側に配置されて空気圧縮機１２に接続され、空気圧縮機１２から放出された圧縮空気を冷却するようになっている。
【００３２】
フィルタ１４は、冷却用熱交換器１３の下流側に配置され、空気圧縮機１２から放出され冷却用熱交換器１３によって冷却された圧縮空気に含まれている固形粒子、有機溶剤及び炭化水素等を除去するようになっている。
加熱用熱交換器１５は、フィルタ１４の下流側に配置されて冷却用熱交換器１３にフィルタ１４を介して接続され、フィルタ１４を通過した圧縮空気を加熱するようになっている。
気体分離膜１６は、加熱用熱交換器１５の下流側に配置されて加熱用熱交換器１５に接続され、加熱用熱交換器１５によって適切な温度に加熱された圧縮空気を窒素富化空気と酸素富化空気とに分離するようになっている。ここで、この気体分離膜１６は、例えばポリイミド樹脂製の中空糸膜を用いており、その適切な使用温度が２５〜６０℃とされている。
【００３３】
気液混合装置１７は、気体分離膜１６の下流側に配置されて気体分離膜１６に接続され、気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された窒素富化空気を霧状あるいは泡状の水と混合させて気液混合体を生成するようになっている。
二流体ノズル１８は、気液混合装置１７の内部に１あるいは複数個設けられ、気液混合装置１７によって生成された気液混合体を下流側の外部に噴射できるように、その先端が下流側に向けられている。
【００３４】
放出口１９は、気液混合装置１７の下流側に配置されて気液混合装置１７に接続されている。この放出口１９は、気液混合装置１７の内部に設けられた二流体ノズル１８から噴射された気液混合体が外部に放出できるように筒状に形成され、かつ上流側から下流側に向かって次第に内径が広がるように形成されている。この放出口１９の周縁部には、図２に示すように空隙部１９ａが設けられており、上流側から下流側に向けて空隙部１９ａから空気が放出できるようになっている。
ここで、この空隙部１９ａから放出される空気は、図示しない低圧かつ大流量の送風機により供給される。
気液混合装置１７には、気液混合装置１７に隣接して設けられ、気液混合装置１７に水を供給する水タンク２０が接続されている。
【００３５】
冷却用熱交換器１３とフィルタ１４との間及び加熱用熱交換器１５と気体分離膜１６との間には、温度計２１が設置されている。
気体分離膜１６と気液混合装置１７との間には、気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された窒素富化空気の流量を測定する流量計２２が設置されている。その流量計２２と気液混合装置１７との間には、窒素富化空気の流量及び酸素濃度を調整する流量調整弁２３が設置されている。また、流量調整弁２３と気液混合装置１７との間には、流量調整弁２３によって調整された窒素富化空気の酸素濃度を測定する酸素濃度計２４が設置されている。
【００３６】
エンジン１１が駆動することによって発生する排熱の一部または全部を加熱用熱交換器１５に利用できるように、エンジン１１と加熱用熱交換器１５とを接続する排気ガス利用ライン２５が設けられている。
水タンク２０から気液混合装置１７に水を供給する際、空気圧縮機１２からの圧縮空気による圧力を利用して水タンク２０から気液混合装置１７に水を供給できるように、空気圧縮機１２と水タンク２０とを接続する空気供給ライン２６が設けられている。
気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された酸素富化空気をエンジン１１に供給する空気として利用できるように、気体分離膜１６とエンジン１１とを接続する酸素富化空気供給ライン２７が設けられている。
【００３７】
流量調整弁２３によって放出された一定の圧力を持つ窒素富化空気を、図示しない断熱膨張弁を通して冷却用熱交換器１３内で断熱膨張して再利用できるように、流量調整弁２３と冷却用熱交換器１３とを接続する圧縮窒素富化空気供給ライン２８が設けられている。
冷却用熱交換器１３から出た断熱膨張後の低圧窒素富化空気が低圧窒素富化空気供給ライン２９を通過して放出口１９または気液混合装置１７に導入され、気液混合体に加えられる。
【００３８】
次に、上記の構成からなる火災の消火設備の機能および作用について説明する。
この火災の消火設備１０を用いて火災を消火する場合には、大気中からの空気を窒素富化空気に変化させ、その窒素富化空気に水を混合させることで空気より比重の重い気液混合体にして、火災発生源を覆うようにして気液混合体を放出口１９から継続的に放出することで火災を消火する。
【００３９】
すなわち、火災の消火設備１０が起動すると、エンジン１１が駆動するとともに、そのエンジン１１の駆動によって空気圧縮機１２が駆動する。そして、大気中の空気を空気圧縮機１２によって必要に応じて約２〜８気圧に圧縮して、その圧縮空気を冷却用熱交換器１３に供給する。ここで、気体分離膜１６を保護するため、圧縮空気の温度を温度計２１で測定し、冷却用熱交換器１３に供給された圧縮空気の温度が高すぎる場合、例えば６０℃を超える場合には、冷却用熱交換器１３による断熱膨張によって圧縮空気を冷却する。
【００４０】
冷却された圧縮空気をフィルタ１４に通して気体分離膜１６に有害な固形粒子、有機溶剤及び炭化水素等を圧縮空気から除去した後、その圧縮空気を加熱用熱交換器１５に供給する。ここで、気体分離膜１６の分離効率を確保するため、圧縮空気の温度を温度計２１で測定し、加熱用熱交換器１５に供給された圧縮空気の温度が低すぎる場合、例えば２５℃以下となる場合には、エンジン１１と加熱用熱交換器１５とを接続する排気ガス利用ライン２５から供給されるエンジン１１の排ガスの一部あるいは全部を導入しながら、加熱用熱交換器１５によって圧縮空気を適切な温度まで加熱する。
【００４１】
そして、フィルタ１４によって有害な固形粒子、有機溶剤及び炭化水素等を圧縮空気から除去し、冷却用熱交換器１３及び加熱用熱交換器１５によって圧縮空気を適温にした後、その圧縮空気を気体分離膜１６に通して窒素富化空気と酸素富化空気とに分離する。気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された酸素富化空気は、気体分離膜１６とエンジン１１とを接続する酸素富化空気供給ライン２７を通ってその一部または全部がエンジン１１に供給される。
【００４２】
気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された窒素富化空気を、窒素富化空気の流量及び酸素濃度を調整する流量調整弁２３を介して気液混合装置１７に供給する。このとき、気体分離膜１６によって圧縮空気から分離された窒素富化空気の流量を測定する流量計２２、及び流量調整弁２３によって調整された窒素富化空気の酸素濃度を測定する酸素濃度計２４を見ながら流量調整弁２３を調整して、気液混合装置１７に適切な流量及び酸素濃度を有する窒素富化空気を供給する。
【００４３】
ここで、窒素富化空気の酸素濃度は、１０〜１７％であることが適当である。なぜなら、周知のように、大気中の酸素濃度は通常２１％であるが、人間の生命に危険を及ぼさない酸素濃度は１０％以上である。一方、通常の大気中の酸素濃度では、火災発生源となる可燃物は燃焼するが、酸素濃度が１７％以下になると、マッチやろうそく等の可燃物は燃えなくなるからである。そこで、気液混合体に混在された空気が窒素富化空気であり、その窒素富化空気に含まれる酸素濃度を１０〜１７％とすることにより、人間の生命に危険を及ぼさないままで可燃物を燃えなくさせる状態を生成させることとなる。
【００４４】
窒素富化空気が流量調整弁２３によって調整されると、その窒素富化空気の一部または全部を、流量調整弁２３と冷却用熱交換器１３とを接続する圧縮窒素富化空気供給ライン２８を一定の圧力を保持しながら通過して冷却用熱交換器１３に供給する。その窒素富化空気は、断熱膨張弁を通して冷却用熱交換器１３内で断熱膨張してエネルギーが再利用される。
【００４５】
気液混合装置１７に供給した窒素富化空気と、水タンク２０から供給する水とを気液混合装置１７によって混合して、窒素富化空気と霧状あるいは泡状の水とからなる気液混合体を生成する。このとき、空気圧縮機１２と水タンク２０とを接続する空気供給ライン２６を通って空気圧縮機１２によって圧縮空気を供給し、その圧力を利用して水タンク２０から気液混合装置１７に水を供給する。窒素富化空気と水とを混合させることで、生成された気液混合体は空気より比重が重くなる。
【００４６】
そして、気液混合装置１７によって生成された気液混合体を、気液混合装置１７内に設けられた二流体ノズル１８を用いて放出口１９の外部に放出する。このとき、放出口１９の外部に放出された気液混合体は、放出口１９から放出されると、空気より比重が重いため、放出口１９の下方にある火災発生源に対して、その火災発生源を覆うように広がりながら火災を消火する。
【００４７】
この場合、窒素富化空気と霧状あるいは泡状の水とを混合させて、空気よりも比重を重くした気液混合体を生成して、気液混合体を放出口１９から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることにより、気液混合体が自ら地面の方向に進行して火災発生源を覆うこととなる。これは、閉鎖した空間に空気より軽い気体あるいは気液混合体を充満させることでその閉鎖した空間内の火災発生源を覆って火災を消火するものとは異なるものである。
【００４８】
また、気液混合体に混合された空気が窒素富化空気であることにより、例えば二酸化炭素のように消火に必要な濃度を供給すると人体に影響を及ぼしてしまうような気体を用いずに窒素を用いるため、人間の生命に危険を及ぼさない。
なお、気液混合体は、その中に含まれる水の粒子と窒素富化空気の粘性とを利用して形成されている。そのため、水の粒子径が一定以上大きくなってしまうと気液混合体を形成できなくなる。ここで、レイノルズ数Ｒｅ＜１の制限に対応する水の粒子の直径は３９０μｍであることから、水の粒子の直径を３９０μｍより小さくする必要がある。
【００４９】
さらに、図３には、水の粒子の半径と空気中での沈降速度との関係が示されている。すなわち、気液混合体に含まれる水の粒子の半径を調整することによって、水の粒子の空気中での沈降速度が調整され、水の粒子の気液混合体中での滞留時間が調整されることとなる。したがって、気液混合体に含まれる水の粒子の半径が１０μｍ以下であれば、寿命を長く持つことができるため、遠方まで搬送可能となる。
【００５０】
また、エンジン１１から排出された排気ガスが加熱用熱交換器１３の熱源の一部または全部に用いられていることにより、排気ガスの再利用ができるため、加熱用熱交換器１３を通過する空気がエンジン１１の排気から回収されるエネルギーで加熱されることとなる。
また、気体分離膜１６によって分離された酸素富化空気がエンジン１１に供給される空気の一部または全部に用いられていることにより、酸素富化空気の再利用ができるため、エンジン１１の効率が向上することとなる。
【００５１】
さらに、気体分離膜１６によって分離された窒素富化空気の流量あるいは酸素濃度を調整する流量調整弁２３を備え、流量調整弁２３によって分離された窒素富化空気が冷却用熱交換器１３に供給される空気の一部または全部に用いられていることにより、窒素富化空気の圧縮エネルギーの再利用ができるため、冷却用熱交換器１３を通過する空気が回収される圧縮エネルギーで冷却されることとなる。
【００５２】
火災の消火設備１０が火災発生源に対して遠方にある場合には、図示しない低圧かつ大流量の送風機より放出口１９の空隙部１９ａに低圧の圧縮空気を供給し、その空隙部１９ａから外部に圧縮空気を放出して、放出口１９の外部に放出される気液混合体を覆うように圧縮空気による外壁を形成することで、気液混合体が放出口１９の外部に放出された後、気液混合体の重力による落下を軽減されながら、気液混合体が遠方にある火災発生源に到達して、火災を消火することとなる。
【００５３】
上記の構成によれば、窒素富化空気と霧状あるいは泡状の水とを混合させて、空気よりも比重を重くした気液混合体を生成して、気液混合体を放出口１９から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることにより、天井の高い空間あるいは屋外等天井のない空間において火災を消火することができる。
また、気液混合体に混合された空気が適切な酸素濃度を持つ窒素富化空気であることにより、人体に影響を与えずに火災を消火することができる。
【００５４】
また、エンジン１１から排出された排気ガスが加熱用熱交換器１３の熱源の一部または全部に用いられていることにより、排気ガスの再利用ができるため、加熱用熱交換器１３を通過する空気がエンジン１１の排気から回収されるエネルギーで加熱されることとなるので、火災の消火設備１０の効率向上を図ることができる。
また、気体分離膜１６によって分離された酸素富化空気がエンジン１１に供給される空気の一部または全部に用いられていることにより、酸素富化空気の再利用ができるため、エンジン１１の効率が向上することとなるので、火災の消火設備１０の効率向上を図ることができる。
【００５５】
さらに、気体分離膜１６によって分離された窒素富化空気の流量あるいは酸素濃度を調整する流量調整弁２３を備え、流量調整弁２３によって分離された窒素富化空気が冷却用熱交換器１３に供給される空気の一部または全部に用いられていることにより、窒素富化空気の圧縮エネルギーの再利用ができるため、冷却用熱交換器１３を通過する空気が回収される圧縮エネルギーで冷却されることとなるので、火災の消火設備１０の効率向上を図ることができる。
【００５６】
火災の消火設備１０が火災発生源に対して遠方にある場合には、図示しない送風機から放出口１９の空隙部１９ａに圧縮空気を供給し、その空隙部１９ａから外部に圧縮空気を放出して、放出口１９の外部に放出される気液混合体を覆うように圧縮空気による外壁を形成することで、気液混合体が放出口１９の外部に放出された後、気液混合体の重力による落下を軽減されながら、気液混合体が遠方にある火災発生源に到達して、火災を消火することとなるので、火災の消火設備１０の効率向上を図ることができる。
【００５７】
なお、この火災の消火設備１０は、例えば、廃棄物処理施設のゴミピットの火災に応用する実施されているものであるが、この用途に限らないことは言うまでもない。
また、この火災の消火設備１０は、例えば、自動車のように地上で移動可能な移動手段あるいはヘリコプタのように空中で移動可能な移動手段に搭載されてもよい。
さらに、これらの移動手段に火災の消火設備１０が搭載された場合、火災の消火設備１０に設けられたエンジン１１を移動手段の駆動部と併用してもよい。
【００５８】
また、窒素富化空気と水とから気液混合体を生成する装置として、上記実施の形態のように圧縮空気によって水タンク２０から水を気液混合装置１７に送り出す装置に限らず、例えば、気液混合装置１７内に超音波振動子を備え、その超音波振動子を起動させて水を霧状にして圧縮空気と水とを混合させる装置、あるいは、気液混合装置１７内に遠心分離機を備え、窒素富化空気と水とを遠心力を利用して混合させる装置であってもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明した本発明の火災の消火方法及び消火設備においては、以下の効果を奏する。
本発明によれば、窒素富化空気と霧状あるいは泡状の水とを混合させて、空気よりも比重を重くした気液混合体を生成して、気液混合体を放出口から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させることにより、天井の高い空間あるいは屋外等天井のない空間において火災を消火することができる。
また、気液混合体に混合された空気が適切な酸素濃度を持つ窒素富化空気であることにより、人体に影響を与えずに火災を消火することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施の形態に係る火災の消火設備を示す概念図である。
【図２】本発明における実施の形態に係る火災の消火設備の放出口の断面図である。
【図３】空気中に含まれる水の粒子の半径と沈降速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 火災の消火設備
１１ エンジン
１２ 空気圧縮機
１３ 冷却用熱交換器
１４ フィルタ
１５ 加熱用熱交換器
１６ 気体分離膜
１７ 気液混合装置
１８ 二流体ノズル
１９ 放出口
２０ 水タンク
２３ 流量調整弁

Claims (9)

1. 霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成し、前記気液混合体を用いて火災発生源を覆うことで火災を消火する火災の消火方法。
2. 霧状あるいは泡状の水を空気に混在させて空気よりも比重を重くした気液混合体を生成する気液混合装置と、前記気液混合装置から前記気液混合体を放出する放出口とを備え、前記気液混合体を前記放出口から火災発生源を覆うように放出させて火災を消火させる火災の消火設備。
3. 前記気液混合体に混在された前記空気は、窒素富化空気である請求項２記載の火災の消火設備。
4. 前記窒素富化空気に含まれる酸素濃度は、１０〜１７％である請求項３記載の火災の消火設備。
5. 空気圧縮機と、前記空気圧縮機を駆動させるエンジンと、前記空気圧縮機によって圧縮された圧縮空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器によって冷却された圧縮空気に含まれる有害物を除去するフィルタと、前記フィルタを介して圧縮空気を加熱する加熱用熱交換器と、前記加熱用熱交換器によって加熱された圧縮空気を窒素富化空気および酸素富化空気に分離する気体分離膜とを備えている請求項３または４に記載の火災の消火設備。
6. 前記エンジンから排出された排気ガスは、前記加熱用熱交換器の熱源の一部または全部に用いられている請求項５記載の火災の消火設備。
7. 前記気体分離膜によって分離された酸素富化空気は、前記エンジンに供給される空気の一部または全部に用いられている請求項５または６に記載の火災の消火設備。
8. 前記気体分離膜によって分離された窒素富化空気の流量あるいは酸素濃度を調整する流量調整弁を備え、
   前記流量調整弁によって分離された窒素富化空気は、前記冷却用熱交換器の冷却剤に用いられている請求項５から７のいずれか１項に記載の火災の消火設備。
9. 前記放出口の周縁部には、上流側から下流側に空気を通過させる空隙部が設けられ、前記気液混合体が前記放出口から放出される際に、前記気液混合体を覆うように前記空隙部から空気を放出する請求項２から８のいずれか１項に記載の火災の消火設備。

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