JP2009148377A - ミストによる消火設備及びその消火方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ミストによる消火能力を高める技術を提供する。
【解決手段】
火炎基部領域１４を含む又は火炎基部領域１４の上方の略水平面上で、その火炎基部領域１４又はその鉛直上方の領域１６を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズル１８,・・・,１８を備えた配管１３，１３と、前述の各々のミストノズル１８,・・・,１８に消火剤を送給する送給装置９２，９４と、その各々のミストノズル１８,・・・,１８から噴射されるミストの噴射角度に応じて形成される、前述のミストノズルの周囲からそのミストへの空気の流通を遮断する無底筒状の遮断壁１２,・・・,１２とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミストによる消火設備及びその消火設備による消火方法に関するものである。

従来から、消火のためにミストを用いる技術が複数提案されている。例えば、本願出願人が提案したプール火災の消火方法は、燃焼面の上方の複数箇所から火炎基部より上方の火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射する方法である。これにより、ウォーターミストが火炎中で水蒸気になり、その水蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎基部への酸素の流入が抑制され、その結果、消火に寄与することになる。また、本願出願人が別に提案したプール火災の消火方法においても、ウォーターミストによるプール火災の消火方法が提案されているが、後述する遮断壁及びその効果についての示唆、開示はされていない。
特開２００７−２４４７２３号公報 特開２００７−３０７０９６号公報

上述のとおり、火炎による熱の吸収を容易にして蒸発を促進させるために、火炎に対して消火剤の連続的な棒状放射の代わりにそのミストを噴射する方法が消火に対して有効である。しかしながら、一般的なミストノズルを用いた場合、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズル又はミストノズルが設置された配管の周辺の一部の空気が取り込まれるという現象が本発明者によって発見された。この空気の取り込みの結果、それらの周辺の空気、とりわけその中の酸素が火炎の中に送り込まれることになるため、ミストによる消火効果を十分に発揮させることが難しい。

本発明は、上述の技術課題を解決することにより、ミストによる消火効果の更なる向上に貢献するものである。発明者は、まず、ミストの噴射によって、ミストノズル又は／及びミストノズルが設置された配管の周辺の空気の流れを生じさせていることに着目した。この流れについて詳しく調査した結果、発明者は、この流れがミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れに実質的に合流していることが、これまでのミストによる消火に悪い影響を及ぼしていることを知見した。そこで、発明者は、かかる問題を取り除く消火設備を鋭意研究し、本発明を創出した。

本発明の１つの消火設備は、火炎基部領域を含む又はその火炎基部領域の上方の略水平面上で、その火炎基部領域又はその火炎基部領域の鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルと、前述の各々のミストノズルに消火剤を送給する送給装置と、その各々のミストノズルから噴射されるミストの噴射角度に応じて形成される、前述のミストノズルの周囲からそのミストへの空気の流通を遮断する無底筒状の遮断壁とを有している。

この消火設備によれば、個々のミストノズル又は配管が、ミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通を遮断する無底筒状の遮断壁を備えているため、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

なお、ここで「無底筒状」は、外形が無底の略円錐台形状（代表的にはメガホン状）、無底の略角錐台形状、及び無底の略カップ状を含んでいる。また、この無底筒状の遮断壁は、ミストノズルから噴射されるミストの噴射角度（代表的には、図１０に示す、ミストノズル１８から噴射される消火剤の飛行範囲の広がり角度θ）を考慮して、ミストの噴射領域の少なくとも一部を覆う又は囲うように配置されている。

また、本発明のもう１つの消火設備は、火炎基部領域を含む又はその火炎基部領域の上方の略水平面上で、その火炎基部領域又はその火炎基部領域の鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルを備えた配管と、前述の各々のミストノズルに消火剤を送給する送給装置と、その各々のミストノズルから噴射されるミストの噴射角度に応じて形成される、前述の配管及び前述のミストノズルの周囲からそのミストへの空気の流通を遮断する、断面形状が略Ｖ字、略Ｕ字、略半円状、又は略コ字状の遮断壁とを有している。

この消火設備では、複数のミストノズル又は配管が、それらのミストノズル及び配管の周囲から、噴射されるミストへの空気の流通を遮断する断面形状が略Ｖ字、略Ｕ字、又は略コ字状の遮断壁を備えている。それ故に、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズル及びその配管の周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

なお、この断面形状は、より具体的には、その配管の厚み方向に平行な断面、換言すれば、その配管内に流れる消火剤の流れ方向に実質的に垂直な断面における形状である。またこの断面形状が略Ｖ字、略Ｕ字、又は略コ字状の遮断壁は、上述のミストノズルから噴射されるミストの噴射角度を考慮して、ミストの噴射領域の少なくとも一部を覆う又は囲うように配置されている。

また、本発明の１つの消火方法は、火炎基部領域を含む又はその火炎基部領域の上方の略水平面上で、その火炎基部領域又はその火炎基部領域の鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルに消火剤を送給する工程と、その各々のミストノズルの周囲から噴射されるミストへの空気の流通を遮断しつつ、その各々のミストノズルからミストを噴射する工程とを有している。

この消火方法によれば、ミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通が遮断されるため、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

また、本発明のもう１つの消火方法は、火炎基部領域を含む又はその火炎基部領域の上方の略水平面上で、その火炎基部領域又はその火炎基部領域の鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルを備えた配管に消火剤を送給する工程と、その配管及びそれらのミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通を遮断しつつ、その各々のミストノズルからミストを噴射する工程とを有している。

この消火方法によれば、配管及びその配管が備える複数のミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通が遮断されるため、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、その配管及びそれらのミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

ところで、本出願において「火炎基部領域」とは、可燃性液体及び／又は可燃物の表面(燃料面)からその鉛直上方３００ｍｍ以下の柱状空間領域を意味する。但し、「火炎基部領域」は燃料面を含まない。また、本出願において、「噴射方向」とは、水平面とノズルの向きとがなす角度を意味する。

本発明の１つの消火設備によれば、噴射されるミストの周囲からそのミストへの空気の流通を遮断する遮断壁を備えているため、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の一部の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる各ミストノズルの周辺の空気の量が低減されることによって特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。また、本発明の１つの消火方法によれば、ミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通が遮断されるため、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略されうる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における消火設備１００を示す構成図である。図２Ａは、本実施形態の消火設備１００のうち、流路１１，１１、配管１３，１３、及び各ミストノズル１８，・・・，１８を拡大した平面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。

図１乃至図２Ｂに示す本実施形態の消火設備１００は、消火剤が、２箇所の消火剤が貯留されたタンク９４，９４からポンプ９２，９２によって流路１１，１１及び配管１３，１３を経由して複数のミストノズル１８，・・・，１８に供給される構成を備えている。本実施形態では、ミストノズル１８，・・・，１８は、火炎基部領域１４の上方の水平面上で、火炎基部領域１４の鉛直上方の領域１６を挟んで対向する位置に配置されている。ここで、前述の配管１３，１３、及び各ミストノズル１８，・・・，１８を総称してミスト供給部１０，１０と呼ぶ。以下の各実施形態においても、同様の呼称を適用する。なお、上述のような配置により、それぞれのミスト供給部１０，１０を独立して火炎に近づけることが出来るため、消火設備の運用が容易になる利点がある。また、本実施形態では、火炎基部領域１４の下方に形成される燃料面（又は燃焼面）の面積は、０．４ｍ^２である。

各ミストノズル１８，・・・，１８の周囲には、無底筒状（例えば、メガホン状）の遮断壁１２，・・・１２が配管１３，１３に螺合、接着、又は接合されている。本実施形態では、これらの遮断壁１２，・・・１２の材質は、各ミストノズル１８，・・・，１８及び配管１３，１３と同じＳＵＳ３０４である。

この遮断壁１２，・・・１２は、各ミストノズル１８，・・・，１８から噴射されるミストの噴射角度（図１０におけるθ）を考慮して、少なくともミスト噴射直後の噴射領域を覆う、又は囲うように配置される。本実施形態では、各ミストノズル１８，・・・，１８のミスト噴射直後の噴射角度は５５°であり、各ミストノズル１８，・・・，１８の間隔は６０ｍｍである。

また、遮断壁１２，・・・１２の、ミストノズル１８，・・・１８の先端からの突出長さ（図２ＢのＬ_１）は７６ｍｍである。ここで、少なくともミストが噴射された直後の領域において、遮断壁１２，・・・１２は、そのミストノズル１８，・・・１８の周囲の空気を、そのミストの流れが形成されている領域内に流通させないように遮断する役割を果たしている。同時に、遮断壁１２，・・・１２は、噴射されるミストの流れを妨げないように配設されている。

ところで、本実施形態では、配管１３，１３は、火炎基部領域１４の上方の水平面上に配置されているが、これに限定されない。例えば、一方の配管１３が配置されている水平面の高さと他方の配管１３が配置されている水平面の高さとの差が、３００ｍｍ以下、より好ましくは、５０ｍｍ以下であれば、実質的に上述と同様の効果が生じる。

また、遮断壁１２，・・・１２の、ミストノズル１８，・・・１８の先端からの突出長さは２０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下が好ましい。突出長さが１０００ｍｍ以上になると、遮断壁が大きくなるため配置スペースを確保することが困難になるという問題が生じる可能性があり、他方、２０ｍｍ以下であれば、ミストの周囲の空気をそのミストの流れが形成されている領域内に流通させないように遮断する役割が十分に果たせないことになる。上述の観点に立てば、突出長さ（Ｌ_１）は５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が更に好ましい。また、無底筒状の各遮断壁１２は、各ミストノズル１８から噴射されるミストを遮らないように配設されることが好ましい。従って、図２Ｂにおける遮断壁１２の外形の延長線によって形成される角度αは、図１０のθとの関係において下記の式を満足するように設定されることが好ましい。

角度αが上式に従うように各遮断壁１２を配設することにより、各ミストノズル１８から噴射されるミストが、実質的に遮られずに火炎に送り込まれる。ここで、角度αは、１８０°以下とすることが好ましい。この角度よりも大きくなれば、遮断壁としての効果を発揮しない。他方、本実施形態とは別に行われた実験では、αの値を１８０°としたときに本実施形態と同様の効果が確認されている。従って、未だ理由は明らかではないが、図２Ｂのような各ミストノズル１８を覆ってしまうような遮断壁１２を設けなくても、本実施形態の少なくとも一部の効果が発揮されることが分かった。尚、さらに好ましい角度αの範囲は、下記の数式の通りである。

また、各々のミストノズル１８，・・・，１８の噴射方向は、各ミストノズル１８，・・・，１８から噴射されたミストが火炎基部領域１４の内部又はその鉛直上方の領域１６の少なくとも一部で衝突するように設定されている。換言すれば、各々のミストノズル１８，・・・，１８は、対向する配管１３，１３に配置された各々のミストノズルの向きを延長したときに、火炎基部領域１４の内部又はその鉛直上方の領域１６内で交差するように配置されている。本実施形態では、各ミストノズル１８，・・・，１８の噴射方向は、水平面に対して仰角２５°である。

ここで、各ミストノズル１８，・・・，１８の噴射方向が斜め上方を向いているのは、噴射されるミストの一部が火炎の外縁に沿って上昇することによって、火炎の周囲に存在する空気（酸素を含む）が火炎への侵入を阻害する障壁を形成するからである。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域１４が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

特に、配管１３，１３が、火炎基部領域１４の上端から上方に１００ｍｍ以下の略水平面上に配置されている場合は、各ミストノズル１８，・・・，１８の噴射方向は、火炎基部領域１４を乱さないようにするために、水平面に対して仰角０°以上９０°未満であることが好ましい。他方、火炎基部領域１４の上方の略水平面であって、前述の範囲を除く略水平面上に配管１３，１３が配置されている場合は、各ミストノズル１８，・・・，１８の噴射方向が斜め下方を向いていても良い。これは、噴射されるミストが火炎から十分に熱を受けて水蒸気化する一方、火炎基部領域１４を大きく乱すことなく消火に寄与することが出来るからである。但し、火炎基部領域１４を極力乱さないようにするために、各ミストノズル１８，・・・，１８は、燃料面を除いて火炎に対してミストを噴射することが好ましい。

なお、消火に際しては、火炎基部領域１４を鉛直上方から見たときの、その火炎基部領域１４の面積の略全体が噴射されるミストによって覆われていることが好ましい。

上述の構成を用いることによって、ミストを用いた消火が可能となる。例えば、油槽に入れられたｎ−ヘプタンを着火した後、上述のように配置された複数のミストノズル１８，・・・，１８から、圧力０．９ＭＰａ、流量５．２Ｌ（リットル）／ｍｉｎ.の条件で
消火剤が噴射された。本実施形態では、消火剤は水である。その結果、火炎は消火された。このときの消火剤（水）の使用量は、０．７Ｌであった。尚、各ミストノズル１８のオリフィスから１０ｃｍの距離におけるミストの平均の流速は、４．７ｍ／ｓｅｃ.であった。尚、本実施形態では、公知の旋回機構を備えたミストノズルが用いられている。

ここで、比較例を示す。無底筒状の遮断壁を備えていない点以外は上述と同じ構成を備える消火設備を用いた消火実験の結果、火炎は消火がされなかった。また、各ミストノズルのオリフィスから１０ｃｍの距離におけるミストの平均の流速は、５．５ｍ／ｓｅｃ.であった。

上述の通り、遮断壁１２，・・・１２が配管１３，１３に形成されることにより、噴射されるミストの流速は遅くなっている。これは、遮断壁１２，・・・１２が、各ミストノズル１８，・・・，１８から火炎に至るまでのミストの流れの中に、ミストノズル１８，・・・，１８の周辺の一部の空気が取り込まれる量を低減させたためと考えられる。

このように、ミストの流速を従来と比較して遅くすることができることにより、ミストが火炎の中を通過する時間、換言すれば、ミストが火炎と接触する時間が長くなるため、そのミストが火炎から受ける熱量も増加する。その結果、より多くのミストが液体から気体へ相変化するため、その際の火炎内部の冷却効果と、そのミストが相変化した水蒸気の体積が膨張することによる火炎内部の酸素濃度の希釈効果が、従来と比較して大幅に向上すると考えられる。尚、従来の対向する配管に配置されたミストノズルであっても、ミストの衝突による火炎内部又はその近傍でのミストの滞留は得られるが、本実施形態で採用する遮断壁により、全体として長時間のミストの滞留時間を得ることができるといえる。

従って、上述の通り、少量の水での迅速な消火が可能となる。また、本実施形態では水を消火剤として用いたが、一般的に消火が困難とされる上述の実験のようなプール火災であってもウォーターミストによって消火された。これにより、人体への安全性は格段に高まるとともに、環境への負荷が大幅に低減される。

尚、本実施形態では、水を消火剤として用いたが、これに限定されない。人体への影響が大きくなると共に環境への負荷は増えるが、消火能力を増大させる他の代替消火剤も適用しうる。例えば、アルカリ性強化液や中性強化液等の公知の消火薬液、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール類の群から選ばれた少なくとも一種類を添加剤として含む水は、本実施形態及び以下の各変形例に適用しうる。

＜第１の実施形態の変形例＞
図３Ａは、第１の実施形態の１つの好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第１の実施形態の消火設備１００のミスト供給部１０，１０が、図３Ａに示す４つのミスト供給部２０，・・・，２０に変更されている点以外は、第１の実施形態の消火設備１００と同じ構成を備えている。図３Ａに示すように、２組の対向するミスト供給部２０，・・・，２０は、消火対象となる火炎を囲むように配置される。

各ミスト供給部２０，・・・，２０は、図示しない１箇所乃至４箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路２１，・・・，２１及び配管２３，・・・，２３を経由して複数のミストノズル２８，・・・，２８に供給される構成を備えている。また、第１の実施形態と同様、各ミストノズル２８，・・・，２８の周囲には、無底筒状の遮断壁２２，・・・２２が配管２３，・・・，２３に螺合、接着、又は接合されている。

上述のように、火炎に対して四方から囲むように２組の対向するミスト供給部２０，・・・，２０が配置されることにより、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第１の実施形態の他の変形例＞
図３Ｂは、第１の実施形態の他の１つの好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第１の実施形態の消火設備１００のミスト供給部１０，１０が、図３Ｂに示す１つのミスト供給部３０に変更されている点以外は、第１の実施形態の消火設備１００と同じ構成を備えている。図３Ｂに示すように、１つの円状のミスト供給部３０は、消火対象となる火炎を囲むように配置される。

ミスト供給部３０は、図示しない１箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路３１及び配管３３を経由して複数のミストノズル３８，・・・，３８に供給される構成を備えている。また、第１の実施形態と同様、各ミストノズル３８，・・・，３８の周囲には、無底筒状の遮断壁３２，・・・３２が配管３３，・・・，３３に螺合、接着、又は接合されている。

上述のように、火炎に対して周囲を囲むような円状ミスト供給部３０が配置されることにより、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態の消火設備は、第１の実施形態のミスト供給部１０，１０が図４Ａに示すミスト供給部４０，４０に変更された点以外は、第１の実施形態の消火設備１００と同じ構成を備えている。従って、重複する説明は省略される。

図４Ａは、本実施形態の消火設備のミスト供給部４０，４０の平面図である。また、図４Ｂは、図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。本実施形態における消火設備のうち、流路４１，４１、配管４３，４３、各ミストノズル４８，・・・，４８の構造は、第１の実施形態の消火設備１００のそれらと同じである。しかし、本実施形態では、無底筒状の遮断壁の代わりに、配管４３，４３と各ミストノズル４８，・・・，４８を覆うように遮断壁４２，４２が配設されている。本実施形態では、これらの遮断壁４２，４２は配管４３，４３の一部と接着又は接合されている。また、本実施形態では、これらの遮断壁４２，４２の材質は、各ミストノズル４８，・・・，４８及び配管４３，４３と同じＳＵＳ３０４である。

上述の遮断壁４２，４２は、各ミストノズル４８，・・・，４８から噴射されるミストの噴射角度（図１０におけるθ）を考慮して、少なくともミスト噴射直後の噴射領域を覆う、又は囲うように配設される。本実施形態では、各ミストノズル４８，・・・，４８のミスト噴射直後の噴射角度は７０°であり、各ミストノズル４８，・・・，４８の間隔は６０ｍｍである。

また、遮断壁４２，４２の、ミストノズル４８，・・・，４８の先端からの突出長さ（図４ＢのＬ_３）は６０ｍｍである。ここで、少なくともミストが噴射された直後の領域において、遮断壁４２，４２は、それらのミストノズル４８，・・・，４８及び配管４３，４３の周囲の空気を、そのミストの流れが形成されている領域内に流通させないように遮断する役割を果たしている。同時に、遮断壁４２，４２は、噴射されるミストの流れを妨げないように配置されている。

ところで、本実施形態では、配管４３，４３は、火炎基部領域の上方の水平面上に配置されているが、これに限定されない。例えば、一方の配管４３が配置されている水平面の高さと他方の配管４３が配置されている水平面の高さとの差が、３００ｍｍ以下、より好ましくは、５０ｍｍ以下であれば、実質的に上述と同様の効果が生じる。

また、遮断壁４２，４２の、ミストノズル４８，・・・，４８の先端からの突出長さ（図４ＢのＬ_３）は２０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下が好ましい。突出長さが１０００ｍｍ以上になると、遮断壁が大きくなるため配置スペースを確保することが困難になるという問題が生じる可能性があり、他方、２０ｍｍ以下であれば、ミストの周囲の空気をそのミストの流れが形成されている領域内に流通させないように遮断する役割が十分に果たせないことになる。前述の観点に立てば、突出長さ（Ｌ_３）は５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が更に好ましい。また、遮断壁４２は、各ミストノズル４８から噴射されるミストを遮らないように配設されることが好ましい。従って、図４Ｂにおける遮断壁４２の外形の延長線によって形成される角度βも、図１０のθとの関係では、より好ましい範囲も含めて、第１の実施形態の角度αと同じ式を満足するように設定されることが好ましい。

尚、角度βは、１８０°以下とすることが好ましい。この角度よりも大きくなれば、遮断壁としての効果を発揮しない。他方、本実施形態とは別に行われた実験では、αの値を１８０°としたときに本実施形態と同様の効果が確認されている。従って、未だ理由は明らかではないが、各ミストノズル４８が配置されている側と反対側の配管周辺の空気がミストの流れの中に送り込まれないようにする遮断壁を設けただけでも、本実施形態の少なくとも一部の効果が発揮されることが分かった。

また、各々のミストノズル４８，・・・，４８の噴射方向は、各ミストノズル４８，・・・，４８から噴射されたミストが火炎基部領域の内部又はその鉛直上方の領域の少なくとも一部で衝突するように設定されている。換言すれば、各々のミストノズル４８，・・・，４８は、対向する配管４３，４３に配置された各々のミストノズルの向きを延長したときに、火炎基部領域の鉛直上方の領域内で交差するように配置されている。本実施形態では、各ミストノズル４８，・・・，４８の噴射方向は、水平面に対して仰角５°である。

なお、消火に際しては、火炎基部領域１４を鉛直上方から見たときの、その火炎基部領域の面積、換言すれば、燃料面（又は燃焼面）の面積の略全体が噴射されるミストによって覆われていることが好ましい。

上述の構成を用いることによって、ミストを用いた消火が可能となる。例えば、油槽に入れられたｎ−ヘプタンを着火した後、上述のように配置された複数のミストノズル４８，・・・，４８から、圧力０．９ＭＰａ、流量２．９Ｌ（リットル）／ｍｉｎ.の条件で消火剤が噴射された。本実施形態では、消火剤は水である。その結果、火炎は消火された。このときの消火剤（水）の使用量は、０．７Ｌであった。尚、各ミストノズル４８，・・・，４８のオリフィスから２０ｃｍの距離におけるミストの平均の流速は、２．８ｍ／ｓｅｃ.であった。尚、本実施形態では、公知の旋回機構を備えたミストノズルが用いられている。

従って、遮断壁４２，４２が配管４３，４３に形成されることにより、第１の実施形態における比較例と対比して噴射されるミストの流速が遅くなっている。これは、遮断壁４２，４２が、各ミストノズル４８，・・・，４８から火炎に至るまでのミストの流れの中に、ミストノズル４８，・・・，４８及びその配管４３，４３の周辺の一部の空気が取り込まれる量を低減させたためと考えられる。

このように、ミストの流速を従来と比較して遅くすることができることにより、ミストが火炎の中を通過する時間、換言すれば、ミストが火炎と接触する時間が長くなるため、そのミストが火炎から受ける熱量も増加する。その結果、より多くのミストが液体から気体へ相変化するため、その際の火炎内部の冷却効果と、そのミストの体積が膨張することによる火炎内部の酸素濃度の希釈効果が、従来と比較して大幅に向上すると考えられる。尚、従来の対向する配管に配置されたミストノズルであっても、ミストの衝突による火炎内部又はその近傍でのミストの滞留は得られるが、本実施形態で採用する遮断壁により、全体として長時間のミストの滞留時間を得ることができるといえる。

従って、上述の通り、少量の水での迅速な消火が可能となる。また、本実施形態では水を消火剤として用いたが、一般的に消火が困難とされる上述の実験のようなプール火災であってもウォーターミストによって消火された。これにより、人体への安全性は格段に高まるとともに、環境への負荷が大幅に低減される。

尚、本実施形態では、水を消火剤として用いたが、これに限定されない。人体への影響が大きくなると共に環境への負荷は増えるが、消火能力を増大させる他の代替消火剤も適用しうる。例えば、アルカリ性強化液や中性強化液等の公知の消火薬液、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール類の群から選ばれた少なくとも一種類を添加剤として含む水は、本実施形態及び以下の各変形例に適用しうる。

＜第２の実施形態の変形例＞
図５Ａ及び図５Ｂは、第２の実施形態の消火設備のミスト供給部の二つの好ましい変形例を示す。ここで、図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ｂに相当する断面図である。

まず、図５Ａに示すミスト供給部５０ａの遮断壁５２ａは、その断面形状が略Ｕ字型に形成されている。また、図５Ｂに示すミスト供給部５０ｂの遮断壁５２ｂは、その断面形状が略Ｖ型に形成されている。これらのような遮断壁であっても、図４Ｂに示す遮断壁４２と同様の配置により、本発明と実質的に同様の効果が発揮される。

＜第２の実施形態の他の変形例＞
図６Ａは、第２の実施形態の１つの好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第２の実施形態の消火設備のミスト供給部４０，４０が、図６Ａに示す４つのミスト供給部６０ａ，・・・，６０ａに変更されている点以外は、第２の実施形態の消火設備と同じ構成を備えている。図６Ａに示すように、２組の対向するミスト供給部６０ａ，・・・，６０ａは、消火対象となる火炎を囲むように配置される。このような配置により、それぞれのミスト供給部６０ａ，・・・，６０ａを独立して火炎に近づけることが出来るため、火炎を包囲することが非常に容易になるという利点がある。

各ミスト供給部６０ａ，・・・，６０ａは、図示しない１箇所乃至４箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路６１，・・・，６１及び配管６３，・・・，６３を経由して複数のミストノズル６８，・・・，６８に供給される構成を備えている。また、第２の実施形態と同様、各ミストノズル６８，・・・，６８の周囲には、遮断壁６２，・・・,６２が配管６３，・・・,６３の一部と接着又は接合している。

上述のように、遮断壁６２，・・・，６２を備えた２組の対向するミスト供給部６０ａ，・・・，６０ａが、火炎に対して四方から囲むように配置されることにより、ミストの流速を従来と比較して遅くすることができる。換言すれば、前述の配置を採用することにより、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減されることによって、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第２の実施形態の他の変形例（２）＞
図６Ｂは、第２の実施形態の他の好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第２の実施形態の消火設備のミスト供給部４０，４０が、図６Ｂに示す２つのミスト供給部６０ｂ，６０ｂに変更されている点以外は、第２の実施形態の消火設備と同じ構成を備えている。図６Ｂに示すように、それぞれのミスト供給部６０ｂは平面図において略コ字状又は略Ｕ字状に形成され、１組の対向するミスト供給部６０ｂ，６０ｂは、消火対象となる火炎を囲むように配置される。このような配置により、それぞれのミスト供給部６０ｂ，６０ｂを独立して火炎に近づけることが出来るため、火炎を包囲することが容易になる利点がある。

各ミスト供給部６０ｂ，６０ｂは、図示しない１箇所乃至２箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路６１，６１及び配管６５，６５を経由して複数のミストノズル６８，・・・，６８に供給される構成を備えている。また、第２の実施形態と同様、各ミストノズル６８，・・・，６８の周囲には、遮断壁６４，６４が配管６５，６５の一部と接着又は接合している。

上述のように、略コ字状又は略Ｕ字状に形成された１組の対向するミスト供給部６０ｂ，６０ｂが火炎を囲むように配置されることにより、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第２の実施形態の他の変形例（３）＞
図７は、第２の実施形態の他の１つの好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第２の実施形態の消火設備のミスト供給部４０，４０が、図７に示す１つのミスト供給部７０に変更されている点以外は、第２の実施形態の消火設備と同じ構成を備えている。図７に示すように、１つの円状のミスト供給部７０は、消火対象となる火炎を囲むように配置される。

ミスト供給部７０は、図示しない１箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路７１及び配管７３を経由して複数のミストノズル７８，・・・，７８に供給される構成を備えている。また、第２の実施形態と同様、各ミストノズル７８，・・・，７８の周囲には、遮断壁７２，・・・７２が配管７３，・・・，７３に接着、又は接合されている。

上述のように、火炎に対して周囲を囲むような円状ミスト供給部７０が配置されることにより、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第２の実施形態の他の変形例（４）＞
図８は、第２の実施形態の他の好ましいミスト供給部の変形例を示す平面図である。この例では、第２の実施形態の消火設備のミスト供給部４０，４０が、図８に示す２つのミスト供給部８０ａ，８０ｂに変更されている点以外は、第２の実施形態の消火設備と同じ構成を備えている。図８に示すように、それぞれのミスト供給部８０ａ，８０ｂは平面図において略半円状に形成され、１組のミスト供給部８０ａ，８０ｂは、消火対象となる火炎を挟む、又は囲むように配置される。このような配置により、それぞれのミスト供給部８０ａ，８０ｂを独立して火炎に近づけることが出来るため、火炎を包囲することが容易になる利点がある。

各ミスト供給部８０ａ，８０ｂは、図示しない１箇所乃至２箇所の消火剤が貯留されたタンクからポンプによって流路８１，８１及び配管８５，８５を経由して複数のミストノズル８８，・・・，８８に供給される構成を備えている。また、第２の実施形態と同様、各ミストノズル８８，・・・，８８の周囲には、遮断壁８４，８４が配管８５，８５の一部と接着又は接合している。

上述のように、略半円状に形成された１組のミスト供給部８０ａ，８０ｂが火炎を囲むように配置されることにより、火炎の中に送り込まれる空気の量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

＜第３の実施形態＞
本実施形態の消火設備２００は、第１の実施形態のミスト供給部１０，１０が図９に示すミスト供給部９０ａ，９０ｂに変更された点以外は、第１の実施形態の消火設備１００と同じ構成を備えている。従って、重複する説明は省略される。

図９は、本実施形態の消火設備２００の側面図であり、図１におけるＸ方向から観察された図面である。図９に示すように、火炎基部領域１４の上方の２つの水平面上に、火炎基部領域１４の鉛直上方の領域１６を挟むように上側のミスト供給部９０ａ，９０ａ及び下側のミスト供給部９０ｂ，９０ｂが配置されている。

各ミスト供給部９０ａ，９０ｂは、２箇所の消火剤が貯留されたタンク９４，９４からポンプ９２，９２によって複数のミストノズルに供給される構成を備えている。また、第１の実施形態と同様、各ミストノズルの周囲には、無底筒状の遮断壁が各配管の一部と接着又は接合している。

本実施形態の消火設備２００では、上側のミスト供給部９０ａ，９０ａに配置された複数のミストノズルの噴射方向は、水平面に対して俯角１５°である。尚、火炎基部領域１４を極力乱さないようにするために、ミスト供給部９０ａ，９０ａに配置された各ミストノズルは、燃料面を除いて火炎に対してミストを噴射している。他方、下側のミスト供給部９０ｂ，９０ｂに配置された複数のミストノズルの噴射方向は、水平面に対して仰角３０°である。

ここで、火炎基部領域１４に近い下側のミスト供給部９０ｂ，９０ｂのミストノズルの噴射方向が斜め上方を向いているのは、噴射されるミストの一部が、火炎の外縁に沿って上昇することによって、火炎の周囲に存在する空気（特に、酸素）が火炎への侵入を防止する障壁を形成するからである。更に、本実施形態で採用されている遮断壁により、ミストの噴射によって形成される火炎までのミストの流れの中に、ミストノズルの周辺の空気が取り込まれる量が低減される。その結果、特に火炎基部領域が乱されにくくなるため、ミストによる消火効果が十分に高まることになる。

なお、火炎基部領域１４近くにミスト供給部を配置する場合は、燃料面に直接ミストを到達させないように噴射方向を設定することが好ましい。燃料面に直接到達させるようにミストを噴射すると、火炎基部領域の燃料ガスや突入したミスト自体が、火炎基部内を乱すだけでなく、周囲の空気（特に酸素）を火炎基部領域に送り込むことになるため、むしろ燃焼を助長することになると考えられるからである。従って、火炎基部領域１４内又はその近傍（代表的には、火炎基部領域の上端から上方に１００ｍｍ以下）の水平面に配置されるミスト供給部９０ｂ，９０ｂのミストノズルの噴射方向は、水平面に対して仰角０°（つまり、水平面と平行）以上９０°未満であることが好ましい。但し、火炎基部領域内に周囲の空気が流入することを防止するとともに、ミストを十分に火炎基部領域に供給させるためには、上記角度は水平面に対して１０°以上、仰角６０°以下であることがさらに好ましい。また、この観点から言えば、最も好ましい範囲は、水平面に対して２０°以上、仰角４５°以下である。

ところで、上述の各実施形態では遮断壁の材質がＳＵＳ３０４であったが、これに限定されない。空気の流通を遮断できる成形物であれば、本発明の効果が実質的に奏されるため、その材質はプラスチック材（特に、公知の耐熱性プラスチック材）であってもよい。また、上述の幾つかの実施形態では、複数の消火剤を貯留するタンク及び複数のポンプを用いられているが、これに限定されない。適切な性能を備えた１個のタンク及び１個のポンプのみでも本発明の効果が奏されることは言うまでもない。

また、上述の第３の実施形態では、無底筒状の遮断壁を用いた消火設備について説明したが、この無底筒状の遮断壁の代わりに第２の実施形態の遮断壁が採用された場合であっても、実質的に本発明の効果が奏される。以上、述べたとおり、本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。

本発明は、種々の火災に対する消火設備又は消火方法として広く利用されうる。

本発明の１つの実施形態における消火設備を示す概略構成図である。 本発明の１つの実施形態における消火設備の一部の拡大平面図である。 図２ＡのＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備の遮断壁の形状を示す断面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備の遮断壁の形状を示す断面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備のミスト供給部の平面図である。 本発明の他の実施形態における消火設備の側面図である。 ミストの噴出角度を説明する図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ，７０，８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂ ミスト供給部
１１，２１，３１，４１，６１，７１，８１ 流路
１２，２２，３２，４２，５２ａ，５２ｂ，６２，６４，７２，８４ 遮断壁
１３，２３，３３，４３，６３，６５，７３，８５ 配管
１４ 火炎基部領域
１６ 火炎基部領域の鉛直上方の領域
１８，２８，３８，４８，６８，７８，８８ ミストノズル
９２ ポンプ
９４ タンク
１００，２００ 消火設備

Claims (12)

1. 火炎基部領域を含む又は前記火炎基部領域の上方の略水平面上で、前記火炎基部領域又はその鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルと、
   前記各々のミストノズルに消火剤を送給する送給装置と、
   前記各々のミストノズルから噴射されるミストの噴射角度に応じて形成される、前記ミストノズルの周囲から前記ミストへの空気の流通を遮断する無底筒状の遮断壁とを有する
   消火設備。
2. 火炎基部領域を含む又は前記火炎基部領域の上方の略水平面上で、前記火炎基部領域又はその鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルを備えた配管と、
   前記各々のミストノズルに消火剤を送給する送給装置と、
   前記各々のミストノズルから噴射されるミストの噴射角度に応じて形成される、前記配管及び前記ミストノズルの周囲から前記ミストへの空気の流通を遮断する、断面が略Ｖ字、略Ｕ字、略半円状、又は略コ字状の遮断壁とを有する
   消火設備。
3. 前記複数のミストノズルが、少なくとも２つの直線状配管のそれぞれに配置されている
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
4. 前記複数のミストノズルが、少なくとも２つの略コ字状、略Ｕ字状、又は略半円状の配管のそれぞれに配置されている
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
5. 前記複数のミストノズルが、少なくとも１つの円状に均等な間隔で配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
6. 前記ミストが前記火炎基部領域内又はその鉛直上方の少なくとも一部で衝突するように、前記各々のミストノズルの噴射方向が設定されている
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
7. 前記各々のミストノズルが、燃料面を除いて火炎に対して前記ミストを噴射する
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
8. 前記複数のミストノズルが、前記火炎基部領域を含む又はその近傍を含む複数の高さの異なる前記略水平面上に配置され、
   前記各々の略水平面上の前記複数のミストノズルのうち、前記火炎基部領域内又はその近傍の略水平面上に配置された複数のミストノズルの噴射方向が、水平面に対して仰角０°以上９０°未満である
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
9. 前記消火剤が、水、又は消火薬液、界面活性剤、及びアルコールの群から選ばれた少なくとも一種類を添加剤として含む水である
   請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
10. 火炎基部領域を含む又は前記火炎基部領域の上方の略水平面上で、前記火炎基部領域又はその鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルに消火剤を送給する工程と、
    前記各々のミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通を遮断しつつ、前記各々のミストノズルからミストを噴射する工程とを有する
    消火方法。
11. 火炎基部領域を含む又は前記火炎基部領域の上方の略水平面上で、前記火炎基部領域又はその鉛直上方の領域を挟む又は囲うように配置される複数のミストノズルを備えた配管に消火剤を送給する工程と、
    前記配管及び前記ミストノズルの周囲から、噴射されるミストへの空気の流通を遮断しつつ、前記各々のミストノズルからミストを噴射する工程とを有する
    消火方法。
12. 前記各々のミストノズルが、燃料面を除いて火炎に対して前記ミストを噴射する
    請求項１０又は請求項１１に記載の消火方法。

Images