JP2008526409A - 火災防止のための不活性化方法 - Google Patents

Abstract

閉鎖保護領域内で火災または爆発を防止するための不活性化方法に関し、該保護領域内の酸素含有量を大気と比較して低減させるものである。該保護領域内の固体または液体からガスが放出される場合でも、火災を効果的に防止することを目的として、可燃性物質および／または可燃性ガスが閉鎖保護領域内に存在する場合（例えば炭化水素）、本発明による方法は上記可燃性ガス濃度を関数として閉鎖保護領域内の酸素濃度を制御することにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、保護領域内の大気と比べて保護領域内の酸素含有量を低減させることによって、閉鎖された保護領域内で火災または爆発を防止するための不活性化方法に関する。

閉鎖空間内での火災防止・消火のための不活性化方法は、消火技術分野において一般に知られている技術である。この方法がもたらす消火効果は、酸素置換の原理に基づいている。一般に知られているように、通常の大気は２１体積％の酸素と、７８体積％の窒素と、１体積％の他の気体とからなる。消火及び火災を防止するため、たとえば純粋な窒素または９０体積％の窒素濃度を有する不活性ガスを導入し、当該各空間の窒素濃度を上昇させて、酸素比率を低減させる。酸素比率を１５体積％まで低減させると、消火効果が現れることが知られている。各空間内の可燃性材料に応じて、さらに酸素比率を１２体積％まで低減させる必要がある場合が生じる。大抵の可燃性材料は、この酸素濃度で燃えることはない。

この「不活性ガス消火方法」で用いられる酸素置換ガスは通常、特定の隣接域内のスチールキャニスタに圧縮されて貯蔵されているか、または酸素置換ガスを製造するための装置が用いられる。例えば、窒素（または他の不活性ガス）濃度９０％、９５％、または９９％の混合気体である不活性ガスも使用することが可能である。スチールキャニスタや酸素置換ガスを製造するための装置は、不活性ガス消火システムの一次装置とされている。必要に応じて、酸素置換ガスはこの一次装置からパイプラインシステムや対応する出口ノズルを通じて、当該各空間内に導入される。火災の危険性を極力低下させるために、一次装置が機能しない場合には、二次装置として不活性ガスが用いられる。

特許文献１には、火災または爆発の危険性を低下させるために、一つ以上の閉鎖空間内の酸素含有量を大気に対して公称の酸素レベルまで低減させ、該閉鎖空間内を不活性化状態にする方法が記載されている。この工程では、該閉鎖空間内のガス温度値も記録され、酸素濃度の公称値が前記温度値を条件として確定する。従って、温度値が低減すると、公称の酸素濃度値は上昇する。しかしながら、この方法には、酸素濃度の公称値が、保護領域内に貯蔵されている材料の物理的特性、形状、特定の構造、及び被覆材により、大幅に変動するという不都合がある。そのため、保護領域内に貯蔵された製品の物理的特性、構造についてそれぞれパラメータを設定する必要があり、これは実際には不可能である。この理由から、好ましくない物理条件でも火災に対して確実に最適な保護が行えるようにするために、安全上の理由から常に高い不活性ガス濃度が選定される。従って、必然的に高濃度不活性ガスが利用されるために追加コストが生じ、さらには人が該閉鎖空間内へ入るのを妨げてしまうことになる。

温度が−４０℃から＋６０℃の範囲においては、固体または液体の引火性限界に影響を与えるものではないことは周知である。一方で、現在使われている材料−特に小型容器や包装材料などの両固体からは、液体と同様にガスが漏れてしまう。酸素含有量を低減させているにもかかわらず、このように材料からガスが放出されてしまうことは、火災または爆発の危険性を高めることになる。

炭化水素は、火災および／または爆発の危険性を増大させる可燃性物質の一例である。
独国特許発明第１０２３５７１８号明細書

本発明は、安全工学である不活性ガス消火システム及び不活性化方法における上述の問題に基づいて、材料の種類および／または保護領域内に貯蔵された製品に影響を受けることなく確実に機能させるために、従来技術で知られている上述の不活性化方法をさらに向上させるという課題に取り組むものである。

前記課題は、本発明に従い、酸素濃度の公称値が保護空間内の可燃性ガスの濃度の関数として制御される、冒頭に記載した不活性化方法により解決される。

本発明の特有の効果は、容易に実施可能であり、ガス放出により閉鎖された保護領域内で可燃性物質の濃度が上昇した場合でも、該保護領域内の火災または爆発の危険性を低下させるために非常に効果的な不活性化方法を実現することができる。処理工程では、可燃性ガス濃度は定期的に測定が行われる。この定期測定により、該保護領域内の不活性ガスおよび／または酸素濃度のパラメータコントロールによる欠点を克服することが可能であり、貯蔵された材料の変量はガス放出による可燃性ガス濃度の上昇に対応して制御される。

本発明の他の実施形態は従属請求項に記載される。

上記課題は、少なくとも一つの場所で該保護空間内の可燃性ガス濃度を測定するために一または複数のセンサを用いることにより解決される。例えば、物または包装材料が閉鎖保護空間内に不規則に貯蔵されている場合、複数の場所の測定が必要となる。この場合、または不安定な幾何学的条件の場合、該保護空間内に貯蔵された製品から放出される可燃性ガスの放出量が著しく変化する。

保護空間内の酸素濃度も同様に、複数の場所で一または複数のセンサにより測定することができる。複数の場所で測定することにより、閉鎖された保護空間内の不規則なガス分散に関してさらに安全性を高めることができる。

また、酸素濃度は一または複数のセンサによりそれぞれ測定することができる。少なくとも二つのセンサにより測定を行うことで、技術的な信頼性を高めることができる。

保護空間内の可燃性ガス濃度の測定値はさらに、保護空間内の酸素濃度と同様に少なくとも一つの制御装置に送られる。該制御装置は、各種アルゴリズムに基づき、複数の測定値を算出することが可能である。一つ以上の制御装置を設けることも可能である。複数の制御装置を構成することで、システム全体の信頼性を向上させることが可能である。一つの制御装置が機能しない場合でも、システム全体が確実に機能する。センサを通して制御装置で可燃性ガス濃度が上昇したと判断されると、火災または爆発を確実に防止するために、可燃性ガス(例えば炭化水素)が存在する場合でも、酸素濃度の公称値がさらに低減される。

あるいは、またはさらに、可燃性ガス濃度の低減に伴い、酸素濃度の公称値を上昇させることが好ましい。本発明の実施形態は、たとえば、保護領域内にただちに人間が入ることができるようにするものである。

酸素濃度は、制御装置に記録された特性曲線、例えばＦｎ＝ｆ（Ｋｘ）により制御されることが好ましい。

また、保管室に貯蔵された製品から放出されるガスに起因する可燃性ガスの濃度は、保護空間内のガス交換、新しい空気の供給をそれぞれ行うことで低減することができる。これは、放出ガスから発生する可燃性ガスの濃度の連続上昇、火災または爆発の危険性の増大を確実に防止することが可能である。

また、保護領域内のセンサは必要に応じて、無線信号を送ることが可能である。このように、保護空間内の貯蔵製品および／または製品の幾何学的変化を考慮に入れることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態について、図を参照して詳細に説明する。

図１は、制御装置および測定装置による方法の基本的機能の一例を示すものである。不活性ガスは、不活性ガス源２からバルブ３と一つ以上の出口ノズル７を通して保護領域１に放出される。保護領域１内の不活性ガス濃度は、制御装置４により制御された後、バルブ３に作用する。制御装置４は、保護領域１内で標準不活性レベルに達するよう設けられている。この標準不活性レベルは、通常の条件の下で保護領域１内の火災を確実に防止する。通常の条件とは、保護領域１内の可燃性物質Ｋｘの濃度が上昇していないことである。制御装置４は、酸素センサ５により保護領域１内の酸素濃度を測定して、不活性ガスの流れを制御する。材料から放出されるガスに起因するガス濃度は、少なくとももう一つのセンサ６により測定される。保護領域１の大気中の可燃性ガスまたは爆発性ガスの濃度が上昇すると（例えば、炭化水素の濃度上昇のために）、センサ６がこの上昇を検出して、この測定値を制御装置４に送る。制御装置４及びバルブ３の特性マップ機能に従い、保護領域１内の不活性ガス濃度は上昇する。酸素センサ５により測定される酸素濃度が、保護領域内で好ましい酸素温度まで低減し、かつ好ましくない条件でも確実に火災を防止できるようになるまで、不活性ガスが導入される。

図２は、保護領域１内の可燃性ガス濃度をＫｘ関数として、考えられる酸素濃度の勾配曲線の一例を示すものである。標準不活性レベルの酸素濃度は、通常の条件下で火災または爆発の危険性を最小限にするために不活性ガスのレベルを引き起こすものである。不活性ガス濃度と酸素濃度の依存度は、Ｋｎ＝ｆ（Ｋｘ）関数に基づいて制御されるものであり、この関数は制御装置に記録される。
この式において
Ｋｎ＝不活性ガス濃度
Ｋｘ＝可燃性ガス濃度
である。

不活性ガス源、バルブ、測定および制御装置を備えた保護領域を示す概略図である。 保護領域内の可燃物質の濃度により左右される酸素濃度の変化の一例を示す図である。

符号の説明

１ 保護領域
２ 不活性ガス源
３ バルブ
４ 制御装置
５ 酸素センサ
６ 炭化水素センサ
７ 不活性ガス入口

Claims (8)

1. 保護領域（１）内の酸素含有量が大気と比べて低減された酸素含有量に一致する標準不活性レベルまで低下させられた閉鎖保護領域（１）内での火災または爆発を防止するための不活性化方法において、前記標準不活性レベルと一致する、保護領域（１）内の前記低減された酸素濃度が、前記保護領域（１）内の可燃性ガスの濃度に従って設定されることを特徴とする方法。
2. 前記保護領域内の前記可燃性ガス濃度は、一または複数の場所で一または複数のセンサ（６）によりそれぞれ測定されることを特徴とする請求項１に記載の不活性化方法。
3. 前記保護領域内の前記酸素濃度は、一または複数の場所で一または複数のセンサ（５）によりそれぞれ測定されることを特徴とする請求項１または２に記載の不活性化方法。
4. 前記可燃性ガスおよび／または酸素の濃度の測定値は、少なくとも一つの制御装置（４）に送られることを特徴とする請求項３に記載の不活性化方法。
5. 前記酸素濃度の公称値は、前記可燃性ガス濃度の上昇に伴って低減されることを特徴とする請求項４に記載の不活性化方法。
6. 前記酸素濃度の公称値は、前記可燃性ガス濃度の低減に伴って上昇されることを特徴とする請求４または５に記載の不活性化方法。
7. 前記制御装置（４）は、該制御装置（４）に記録された特性曲線に従い、前記酸素濃度の公称値を制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の不活性化方法。
8. 前記可燃性ガス濃度は、保護領域（１）のガス交換および／または換気により、低減されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の不活性化方法。

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