JP2007222534A - Fire extinguishing/preventing device, and fire extinguishing/preventing method - Google Patents
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Description
本発明は、区画火災における燃焼急拡大の発生を防止する消火・防火装置及び消火・防火方法に関する。 The present invention relates to a fire extinguishing / fire prevention device and a fire extinguishing / fire prevention method for preventing the occurrence of rapid combustion expansion in a compartment fire.
完全密閉の区画に火災が発生すると、区画が破壊されない限り、内部の酸素濃度は燃焼により低下し続け、自然消火に至る。一方、通常の建築物については多少の開口部が設けてあるのが一般的である。このような比較的小さい開口部を設けていて、火災時に少量の空気が流入し続けるような区画の火災において、火災の過程で区画内における燃焼が急拡大する現象がある。その際、急上昇する圧力により、区画が破壊され、周りに活動中の人が被害を受ける危険がある。上述の区画火災に関しては、特許文献1に示すような水噴霧固定消火設備が提示されたが、この方法は設備の事前設置が必要であり、また散水障害の多い空間では効果が期待できない。
When a fire occurs in a completely sealed compartment, unless the compartment is destroyed, the internal oxygen concentration continues to decrease due to combustion, leading to natural fire extinguishing. On the other hand, it is common for some buildings to have some openings. In such a fire in a compartment that is provided with a relatively small opening and a small amount of air continues to flow in the event of a fire, there is a phenomenon in which combustion in the compartment rapidly expands in the course of the fire. At that time, the rising pressure destroys the compartment, and there is a risk that people who are active around it will be damaged. Regarding the above-mentioned compartment fire, a water spray fixed fire extinguishing facility as shown in
特に、可燃物を多く貯蔵している閉囲区間の火災において、消火のための注水によって、外部の空気が流入したり、可燃性ガスが発生したりする事がある。それが原因と見られる爆発事故がしばしば発生する。2003年8月19日、三重県のRDF貯蔵庫に発生した火災で、爆発により消防職員2人が殉職した(非特許文献1参照)。同年11月5日神奈川県大和市のスーパーで発生した生ゴミ処理機の火災において、爆発により消防士ら11人が重軽傷となった(非特許文献2参照)。このような事例が多くあるため、この種類の火災の消火に水も泡も使ってはならないと米国連邦危機管理庁(FEMA)は警鐘を鳴らした(非特許文献3参照)。
このように、現在の水系消火設備は、区画火災時の燃焼急拡大現象の発生を防がないだけでなく、それを誘発する恐れもある。
In particular, in a fire in a closed section where a large amount of combustible material is stored, external air may flow in or flammable gas may be generated by water injection for extinguishing. Explosion accidents that seem to be the cause often occur. On August 19, 2003, two firefighters were killed by the explosion in a fire that occurred in the RDF storage in Mie Prefecture (see Non-Patent Document 1). In the fire of a garbage disposal machine that occurred at a supermarket in Yamato City, Kanagawa Prefecture on November 5, the same year, 11 firefighters and others were seriously injured (see Non-Patent Document 2). Because there are many such cases, the US Federal Crisis Management Agency (FEMA) sounded a warning that water and bubbles should not be used to extinguish this type of fire (see Non-Patent Document 3).
Thus, current water-based fire extinguishing equipment not only does not prevent the occurrence of the sudden expansion of combustion during a compartment fire, but it may also induce it.
図2に本願の出願人が実施した8m3区画内での木材クリブの燃焼実験において測定された燃焼急拡大の発生時の温度と酸素濃度等との変化とを示す。この実験結果から燃焼急拡大の発生条件が以下のようなものである事が分かる。
(1)区画内の有炎燃焼が酸素濃度の低下などの原因で止まる。
(2)可燃物に高温領域があり熱分解が続く。
(3)区画内の酸素濃度が外部の空気の流入により一定レベルに維持される。
以上の3つの条件がそろえば燃焼急拡大が発生する可能性があるので、この条件の中の何れかを取り除くのが発生抑止のために有効である。
FIG. 2 shows changes in temperature, oxygen concentration, and the like at the time of occurrence of rapid combustion expansion measured in an experiment of burning wood cribs in an 8 m 3 section conducted by the applicant of the present application. From this experimental result, it can be seen that the conditions for the rapid expansion of combustion are as follows.
(1) Flameed combustion in the compartment stops due to a decrease in oxygen concentration or the like.
(2) There is a high temperature range in combustible materials and thermal decomposition continues.
(3) The oxygen concentration in the compartment is maintained at a constant level by the inflow of external air.
If all of the above three conditions are met, there is a possibility that sudden expansion of combustion may occur. Therefore, removing any of these conditions is effective for suppressing generation.
上記の3つの条件を消火活動の観点から見た場合、条件(1)は消火活動にとって有利なことであり、条件(2)は区画の外で制御するのは難しいことであることより、条件(3)を満たさないようにすることで燃焼急拡大の発生を抑えることが望まれる。これに関する技術として、区画内に窒素濃度の高い空気を注入することで、区画内の酸素濃度を下げて消火するといった従来技術が知られている。
上記の燃焼急拡大現象が発生した時に、その急上昇する圧力によって区画が破壊され、区画の周りにいる人が被害を受けるといった危険があるので、区画内の燃焼急拡大の発生を防ぐと共に、短時間で効率的に消火するということは、消防活動にとって重要な課題であった。 When the above sudden combustion expansion phenomenon occurs, there is a danger that the compartment will be destroyed by the suddenly rising pressure, and the people around the compartment will be damaged. Extinguishing fires efficiently in time was an important issue for fire fighting activities.
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、区画火災の燃焼急拡大の発生を防ぐと共に、短時間で効率的に燃焼抑制できる消火・防火装置及び消火・防火方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a fire extinguishing / fire prevention device and a fire extinguishing / fire prevention method capable of preventing combustion sudden expansion of a compartment fire and efficiently suppressing combustion in a short time. Objective.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、大気中の空気より窒素濃度の高い窒素富化空気を生成する窒素富化空気生成手段と、前記窒素富化空気の窒素濃度を調整する調整手段と、調整された前記窒素富化空気を区画内に流入する流入手段と、前記区画から排出される空気の酸素濃度を測定する外部酸素濃度測定手段と、前記酸素濃度に基づき前記調整手段を制御する流量制御手段と、を具備する事を特徴とする消火装置である。
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、前記第1の流量制御手段は、前記窒素富化空気の窒素濃度を段階的に上げるように前記調整手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の消火・防火装置である。 The invention according to claim 2 is characterized in that the first flow rate control means controls the adjusting means so as to increase the nitrogen concentration of the nitrogen-enriched air stepwise. It is a fire extinguishing / fire prevention device described.
また、請求項3に記載の発明は、大気中の空気より窒素濃度の高い窒素富化空気を生成する第1ステップと、区画から排出される空気の酸素濃度を測定する第2ステップと、前記第2ステップで測定された酸素濃度に基づき、前記窒素富化空気の窒素濃度を調整して前記区画内に流入させる第3ステップと、を備える事を特徴とする消火・防火方法である。
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、前記第3ステップは、前記窒素富化空気の窒素濃度を段階的に上げるように調整することを特徴とする請求項3に記載の消火・防火方法である。
The invention according to claim 4 is the fire extinguishing / fire prevention method according to
また、請求項5に記載の発明は、前記流量制御手段は、前記区画から排出される空気の酸素濃度を測定する外部酸素濃度測定手段と、前記酸素濃度に基づき前記調整手段を制御する制御手段と、を具備する事を特徴とする請求項1又は2に記載の消火・防火装置である。
The flow rate control means includes an external oxygen concentration measuring means for measuring the oxygen concentration of the air discharged from the compartment, and a control means for controlling the adjusting means based on the oxygen concentration. And a fire extinguishing / fire prevention device according to
本発明によれば、区画火災における燃焼急拡大の発生を防ぐと共に、短時間で効率的に火災抑制することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while preventing the generation | occurrence | production of combustion rapid expansion in division fire, it becomes possible to suppress fire efficiently in a short time.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本実施形態における消火・防火装置の全体構成を示すブロック図である。図1の消火・防火装置は、空気を圧縮する空気圧縮機1と、空気圧縮機1で圧縮された空気の供給量を調節するための開閉バルブ2と、圧縮された空気内の窒素と酸素とを分離してNEA(Nitrogen Enriched Air:窒素富化空気)を生成する窒素分離膜ユニット(窒素富化空気生成手段に相当)3と、NEAの窒素濃度を調節するためのNEA窒素濃度制御装置4と、NEA窒素濃度制御装置4から出力されるNEAの酸素濃度を測定する酸素濃度計5と、区画内または区画から押し出された空気中の酸素の検知を行う外部酸素センサ6と、区画から押し出された空気中の酸素濃度を測定する区画酸素濃度測定装置7とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a fire extinguishing / fire prevention device in the present embodiment. 1 includes an
NEA窒素濃度制御装置4は、NEAの酸素濃度が所定の濃度になるように流量を調整する電磁式流量調節弁(調整手段、流入手段に相当)4aと、区画酸素濃度測定装置7の出力に基づいてNEAの酸素濃度を所定の値に変更するように電磁式流量調節弁4aにコマンドを送る流量制御ボックス(流量制御手段に相当)4bとから構成されている。電磁式流量調節弁4aは、窒素分離膜ユニット3から流入するNEAの流量を絞ることで、NEAの窒素濃度が上がる(酸素濃度が下がる)ように制御する。
The NEA nitrogen concentration control device 4 includes an electromagnetic flow rate adjustment valve (equivalent to an adjustment means and an inflow means) 4a for adjusting the flow rate so that the oxygen concentration of NEA becomes a predetermined concentration, and an output of the compartment oxygen concentration measurement device 7. The flow rate control box (corresponding to the flow rate control means) 4b is configured to send a command to the electromagnetic flow rate control valve 4a so as to change the oxygen concentration of NEA to a predetermined value. The electromagnetic flow rate adjusting valve 4a controls the flow rate of NEA flowing from the nitrogen
次に、本実施形態の消火・防火装置の動作について以下に説明する。空気圧縮機1では大気中の空気を取り込み、圧縮する。空気圧縮機1内の圧縮空気は、開閉バルブ2を開くことで窒素分離膜ユニット3に送り込まれる。窒素分離膜ユニット3では、送り込まれた圧縮空気を酸素富化空気とNEAとに分離し、NEAをNEA窒素濃度制御装置4に流す。NEA窒素濃度制御装置4内の流量制御ボックス4bはNEAが第1ステップの設定酸素濃度12%になるように電磁式流量調節弁4aによってNEAの流量を調整する。
Next, the operation of the fire extinguishing / fire prevention apparatus of the present embodiment will be described below. The
同時に、外部酸素センサ6及び、区画酸素濃度測定装置7を用いて区画から押し出された空気中の酸素濃度を測定し、流量制御ボックス4bに入力する。流量制御ボックス4bに入力された酸素濃度が所定の値になると、以後、流量制御ボックス4bが電磁式流量調整弁4aにコマンドを出し、区画内に注入されるNEAが第2ステップの設定酸素濃度10%になるように段階的にNEAの流量を絞る。電磁式流量調整弁4aで調整されたNEAは酸素濃度計5を介し、区画内部に送り込まれる。酸素濃度計5は、調整後のNEAの酸素濃度が調整通りなっているか確認するため、NEAの酸素濃度を測定し流量制御ボックス4bにフィードバックする。
At the same time, the external oxygen sensor 6 and the compartment oxygen concentration measuring device 7 are used to measure the oxygen concentration in the air pushed out of the compartment and input it to the
以上のことにより、区画に注入されるNEAの流量と酸素濃度とを最適に調整する事ができる。よって、区画に注入されるNEAの酸素濃度を段階的に下げていくことで、同様な能力を持つ分離膜装置でより多い流量のNEAを発生し、外部からの新鮮空気の流入を効果的に防ぐことができる。それによって、区画内の酸素濃度を効率的に下げることができるので、区画火災の燃焼急拡大の発生を防ぐと共に、短時間で効率的に燃焼を抑制することができる。 As described above, the flow rate and oxygen concentration of NEA injected into the compartment can be optimally adjusted. Therefore, by gradually reducing the oxygen concentration of NEA injected into the compartment, a separation membrane device having the same capacity generates NEA with a larger flow rate, effectively preventing the inflow of fresh air from the outside. Can be prevented. As a result, the oxygen concentration in the compartment can be lowered efficiently, so that it is possible to prevent the sudden expansion of the combustion of the compartment fire and to efficiently suppress the combustion in a short time.
図3は、ある窒素分離膜ユニット製品により発生させたNEAの窒素濃度とNEAの流量との関係を示す図である。図3は、温度25℃、圧力0.7MPaの条件での測定値である。このように、窒素分離膜は同じ能力の膜ユニットで製品ガスであるNEAの窒素濃度が低い(空気に近い)ほど、NEAの流量は多くなる。よって、上記の実施形態のように区画内の酸素濃度に応じて段階的に酸素濃度の低い(窒素濃度が高い)NEAを注入することで、注入初期段階から酸素濃度の低いNEAを注入する場合に比べ、短時間で区画内の酸素濃度を目標値まで下げる効果があることが確認できる。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the nitrogen concentration of NEA generated by a certain nitrogen separation membrane unit product and the flow rate of NEA. FIG. 3 shows measured values under conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 0.7 MPa. As described above, the nitrogen separation membrane is a membrane unit having the same ability, and the lower the nitrogen concentration of the product gas NEA (closer to air), the greater the flow rate of NEA. Therefore, in the case where NEA having a low oxygen concentration is injected from the initial stage of injection by injecting NEA having a low oxygen concentration (high nitrogen concentration) stepwise according to the oxygen concentration in the compartment as in the above embodiment. It can be confirmed that there is an effect of reducing the oxygen concentration in the compartment to the target value in a short time compared to.
図4は、窒素分離膜により区画に注入するNEAの窒素濃度と目標濃度(以下、設定酸素濃度と記載する)達成までの注入時間及び窒素分離膜から供給できるNEAの流量との関係を示す。区画に注入するNEAの窒素濃度が高くなるにつれ、NEAの流量は少なくなる。また、各窒素濃度のNEAを注入したときの、各設定酸素濃度(12.5%、15%、17%)達成までの注入時間は、それぞれ別の窒素濃度の時に最小値をとる。よって、区画内の酸素濃度を早く下げるには太線Lで示すようにNEAの窒素濃度を段階的に上げていくのが効率的であることが確認できる。 FIG. 4 shows the relationship between the nitrogen concentration of NEA injected into the compartment by the nitrogen separation membrane, the injection time until the target concentration (hereinafter referred to as the set oxygen concentration) is achieved, and the flow rate of NEA that can be supplied from the nitrogen separation membrane. As the nitrogen concentration of NEA injected into the compartment increases, the flow rate of NEA decreases. In addition, when NEA of each nitrogen concentration is injected, the injection time until each set oxygen concentration (12.5%, 15%, 17%) is achieved takes a minimum value at different nitrogen concentrations. Therefore, it can be confirmed that it is efficient to increase the nitrogen concentration of NEA stepwise as indicated by the thick line L in order to quickly reduce the oxygen concentration in the compartment.
なお、本実施形態の消火・防火装置の活用例としては、本実施形態の消火・防火装置を消防車等の自走車両に搭載し、本実施形態の消火・防火装置に加えて、NEAを区画に注入するNEA注入ホースと、火災空間の温度と圧力および煙などの状況を監視するための監視装置とを併設して使用する形で活用できる。ここでは、消防車等の自走車両のエンジンを動力源とし、大気中の空気からNEAを生産して区画に注入する。 In addition, as an application example of the fire extinguishing / fire prevention device of this embodiment, the fire extinguishing / fire prevention device of this embodiment is mounted on a self-propelled vehicle such as a fire engine, and in addition to the fire extinguishing / fire prevention device of this embodiment, NEA is installed. The NEA injection hose for injecting into the compartment and a monitoring device for monitoring the status of the fire space such as temperature, pressure and smoke can be utilized in combination. Here, the engine of a self-propelled vehicle such as a fire truck is used as a power source, and NEA is produced from air in the atmosphere and injected into the compartment.
上記活用例の構成にすることで、固体可燃物を貯蔵する倉庫等に火災が発生した時、本活用形態の消防車が迅速に現場に移動して、必要な酸素濃度(例えば12%)に調整したNEAを火災現場で生産し、必要な流量のNEAを倉庫などの区画の開口部から区画内部に送り込むことができる。また、区画内の酸素濃度が目標値まで低下し、燃焼急拡大が発生する危険がなくなった時点で、水などにより残火を消火する。 By using the configuration of the above utilization example, when a fire occurs in a warehouse or the like that stores solid combustibles, the fire truck of this utilization form quickly moves to the site to obtain the necessary oxygen concentration (for example, 12%) The adjusted NEA can be produced at the fire site, and a required amount of NEA can be sent into the compartment from the opening of the compartment such as a warehouse. In addition, when the oxygen concentration in the compartment is reduced to the target value and there is no danger of sudden expansion of combustion, the after-fire is extinguished with water or the like.
1…空気圧縮機、 2…開閉バルブ、 3…窒素分離膜ユニット、 4…NEA窒素濃度制御装置、 5…酸素濃度計、 6…外部酸素センサ、 7…区画酸素濃度測定装置、 4a…電磁式流量調節弁、 4b…流量制御ボックス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記窒素富化空気の窒素濃度を調整する調整手段と、
調整された前記窒素富化空気を区画内に流入する流入手段と、
前記区画から排出される空気の酸素濃度に基づき前記調整手段を制御する流量制御手段と、
を具備する事を特徴とする消火・防火装置。 A nitrogen-enriched air generating means for generating nitrogen-enriched air having a higher nitrogen concentration than air in the atmosphere;
Adjusting means for adjusting the nitrogen concentration of the nitrogen-enriched air;
Inflow means for flowing the adjusted nitrogen-enriched air into the compartment;
Flow rate control means for controlling the adjusting means based on the oxygen concentration of the air discharged from the compartment;
Fire extinguishing and fire prevention device characterized by comprising
区画から排出される空気の酸素濃度を測定する第2ステップと、
前記第2ステップで測定された酸素濃度に基づき、前記窒素富化空気の窒素濃度を調整して前記区画内に流入させる第3ステップと、
を備える事を特徴とする消火・防火方法。 A first step of generating nitrogen-enriched air having a higher nitrogen concentration than air in the atmosphere;
A second step of measuring the oxygen concentration of the air exhausted from the compartment;
A third step of adjusting the nitrogen concentration of the nitrogen-enriched air based on the oxygen concentration measured in the second step to flow into the compartment;
Fire extinguishing / fire prevention method characterized by comprising.
前記酸素濃度に基づき前記調整手段を制御する制御手段と、
を具備する事を特徴とする請求項1又は2に記載の消火・防火装置。 The flow rate control means includes an external oxygen concentration measuring means for measuring the oxygen concentration of air discharged from the compartment,
Control means for controlling the adjusting means based on the oxygen concentration;
The fire extinguishing / fire prevention device according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
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JP2006049791A JP2007222534A (en) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | Fire extinguishing/preventing device, and fire extinguishing/preventing method |
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