JP2011115331A - 噴出ヘッド及びガス消火システム - Google Patents

Abstract

【課題】消火ガスの供給に基づく騒音を低減することが可能な噴出ヘッド、及びこれを備えたガス消火システムを提供する。
【解決手段】噴出ヘッド４１に、ガス配管のノズル３１に連通するチャンバー４４を設ける。チャンバー４４内にはガス流路３６の外周に臨む柔軟な複数の凹凸部３７を有する吸音部材４５を設ける。吸音部材４５の柔軟な凹凸部３７によって騒音を減衰する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガス消火システム用の噴出ヘッド、及びこれを備えたガス消火システムに関する。

従来、対象室内において発生した火災を消火するガス消火システムとして、窒素ガス、二酸化炭素ガス、ハロゲンガス等の不活性ガスや不燃性ガスからなる消火ガスを対象室内に充満させるものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなガス消火システムは、水や化学消火剤に弱い大型コンピュータやサーバ等の精密機器類が設置された対象室内の消火に対して特に有効である。
このガス消火システムにおいては、短時間のうちに大量の消火ガスを対象室内に充満させることができるように、対象室内に開口するガス配管の流出口を、断面を絞り込んだノズル形状とするなどして、流出口から高圧の消火ガスを高速で噴出させている。

特開２０００−６０９８４号公報

しかしながら、上述したガス消火システムにおいては、高圧の消火ガスが供給口から対象室内に噴出される際にガス圧力が急激に開放されるため、消火ガスが急激に膨張し、非常に大きな膨張音が発生するおそれがある。
また、対象室内に短時間で消火ガスを充満させるために、消火ガスをガス配管の流出口から高速で噴出させているが、この噴出流速が部分的に音速を超えると衝撃波が発生し、この衝撃波に起因して騒音が発生する場合がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、消火ガスの供給に基づく騒音を低減することが可能な噴出ヘッド、及びこれを備えたガス消火システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、対象室内に消火ガスを供給するためのガス配管の流出口に連結されて、前記ガス配管を流通する消火ガスを噴出させる噴出ヘッドであって、前記流出口に連通するチャンバーを備え、前記チャンバーには、当該チャンバー内のガス流路の外周に臨む複数の柔軟な凹凸部を有する吸音部材が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、ガス配管の流出口から消火ガスが流出されると、その消火ガスはチャンバー内のガス流路を通って対象室内に噴出される。このとき、チャンバー内に流入した消火ガスの供給に伴う騒音は、ガス流路の外周に臨む柔軟な吸音部材の凹凸部内に入り込み、凹凸部の内面で反射を繰り返すことで減衰される。この場合、吸音部材は柔軟な素材からなるため、ガス流路の断面を充分に大きく確保しておくことにより、ガス配管の流出口から吐出される消火ガスの圧力や速度は減じられることがなくなる。

また、前記吸音部材は、その内周面が前記ガス流路に臨むように略筒状に形成され、前記吸音部材の内周面は円環状の稜線部と谷部がテーパ面によって結ばれた鋸歯状の断面形状に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、チャンバー内に流入した消火ガスは、ガス流路に沿って移動するときに、その振動成分が吸音部材の内周面の稜線部から谷部に向かって進み、その間にテーパ面で反射を繰り返しつつ吸音部材によって減衰される。

また、消火ガスを貯留するガス供給源と、消火ガスを前記ガス供給源から対象室内に供給するためのガス配管と、上記本発明の噴出ヘッドと、を備え、前記噴出ヘッドがガス配管の流出口に対して取り付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、上記本発明の噴出ヘッドを周知のガス配管に取り付けるだけで騒音を低減することができるため、ガス消火システムの大幅な変更を伴うことない。

本発明の噴出ヘッドによれば、消火ガスの供給に基づく騒音を低減することができるので、対象室内に設置される精密機器類等に加わる振動を低減することができる。
本発明のガス消火システムによれば、ガス消火システムの大幅な変更を伴うことなく、消火ガスの供給に伴う騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態のガス消火システムの概略構成図である。 本発明の一実施形態の要部の断面図である。 本発明の一実施形態の要部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態の変形例のガス配管の断面図である。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（ガス消火システム）
図１は、ガス消火システムを示す概略構成図である。
本実施形態のガス消火システム１０は、大型コンピュータ等の精密機器１１が設置された対象室１２内の消火を行うものであって、対象室１２外に設置された消火ガスの供給源２１と、供給源２１と対象室１２内とを連通させ、供給源２１から供給される消火ガスを対象室１２内まで導くガス配管２２と、図示しない火災報知器から出力される火災信号に基づいて、ガス配管２２に接続された制御弁２３の開閉を行う図示しない制御部とを備えている。

なお、本実施形態の対象室１２は、天井１４との間に間隔をあけて天板１５が配置される一方、床１３との間に間隔をあけて床板１６が配置された、二重天井及び二重床構造をなしている。具体的には、天井１４と天板１５とに囲まれた空間が天井領域１７、床１３と床板１６とに囲まれた空間が床下領域１８、天板１５と床板１６とに囲まれた空間が機器設置領域１９を構成しており、機器設置領域１９の床板１６上に上述した精密機器１１が設置される一方、天井領域１７及び床下領域１８内には精密機器１１の各種配線やエアコンのダクト等が配策されている。なお、床板１６及び天板１５は、各領域１７〜１９を完全に遮断するように設けられることに限らず、図示例のように、各領域１７〜１９が互いに連通するように設けられていてもよい。

供給源２１は、例えば高圧状態で消火ガスを貯蔵するガスボンベ等の耐圧容器によって構成されている。なお、消火ガスには、不活性ガスまたは不燃性ガスとして、例えば窒素ガスや、二酸化炭素ガス、ハロゲンガス等を用いることが可能であり、本実施形態では窒素ガスが好適に用いられている。

ガス配管２２は、ガス供給源２１から対象室１２に至る中途部分において複数に分岐されており、これによって、ガス配管２２の複数（図示例では三つ）の流出口が対象室１２内に開口している。これら複数の流出口は、より短時間で対象室１２内を消火ガスで充満できるように、互いに離れた位置に配されることが好ましい。
なお、本実施形態では、ガス配管２２は、供給源２１に接続された供給配管２２ａと、供給配管２２ａの下流端が分岐された複数の分岐配管２２ｂと、各分岐配管２２ｂの下流端に接続されて対象室１２の側壁２５から天井領域１７、機器設置領域１９及び床下領域１８内に向けて開口する複数の噴出配管２２ｃとを備えている。本実施形態の制御弁２３は、ガス配管２２が集合されてなる供給配管２２ａに接続されているが、これに限らず分岐配管２２ｂや噴出配管２２ｃに接続しても構わない。

また、機器設置領域１９の側壁２５と対向する側壁２７には、対象室１２内の圧力が所定圧以上となった場合に開放され、対象室１２内に充満するガス（消火ガスや空気）を対象室１２の外部に逃がす避圧口ダンパー２６が形成されている。このように、消火ガスが噴出される噴出配管２２ｃに対向する位置に避圧口ダンパー２６を配置することで、対象室１２内全体に消火ガスを充満させ易くなる。

図２は本実施形態の要部断面図であり、図３は分解斜視図である。なお、図３においては説明を分かり易くするために、後述する噴出ヘッド４１を一部断面で示している。また、各噴出配管２２ｃよりも下流側はともに同一の構成であるため、以下の説明では１つの噴出配管２２ｃの下流側についてのみ説明する。
図２，図３に示すように、各噴出配管２２ｃの下流端には、噴出配管２２ｃから噴出される消火ガスの流れを加速させるオリフィス形状のノズル（流出口）３１が取り付けられている。このノズル３１は、噴出配管２２ｃの軸方向（消火ガスの流通方向）に沿って延在しており、噴出配管の下流端に外側から覆うように連結される筒状の連結部３２と、連結部の下流側に一体に形成され、連結部３２よりも縮径した縮径部３３とを備えている。ノズル３１は、噴出配管２２ｃを流通する消火ガスが縮径部３３を流通することで、消火ガスをより高速にして対象室１２内に噴出させることができる。

（噴出ヘッド）
ここで、ノズル３１（縮径部３３）の下流側には、消火ガスを対象室１２内に噴出するための噴出ヘッド４１が取り付けられている。噴出ヘッド４１は、ノズル３１の縮径部３３を外側から覆うように連結される筒状の連結部４２と、連結部４２の下流側に一体に形成されたヘッド本体４３とを備えている。

ヘッド本体４３は、連結部４２に対して径が拡大した略円筒形状に形成されており、連結部４２との連通部がガス導入口４２ａとされ、ガス導入口４２ａと対向する壁にガス導入口４２ａと略同径のガス噴出口３５が設けられている。ヘッド本体４３内のガス導入口４２ａとガス噴出口３５を直線的に結ぶ空間部はガス導入口４２ａからガス噴出口３５に向かう消火ガスのガス流路３６とされている。ヘッド本体４３の内部はチャンバー４４とされ、そのチャンバー４４の内壁には、グラスウール等の柔軟な性状を持つ吸音部材４５が取り付けられている。

吸音部材４５は、ガス流路３６を取り囲むように略円筒状に形成され、その内周面にはガス流路３６に沿うように複数の凹凸部３７が形成されている。この実施形態の場合、凹凸部３７は、図２に示すように、複数の円環状の稜線部３７ａと谷部３７ｂがガス流量３６に沿って交互に配置され、これらがそれぞれテーパ面３７ｃによって結ばれた鋸歯状の断面形状に形成されている。

なお、本実施形態の噴出ヘッド４４は、ノズル３１に一体に固定、あるいは一体に形成してもよいが、ノズル３１に対して着脱自在に取り付けられることがより好ましい。

（ガス消火システムの動作方法）
次に、本実施形態のガス消火システムの動作方法について説明する。なお、図中矢印Ｆは、消火ガスの流れを示している。
まず、対象室１２内の火災を火災報知器が検知すると、火災報知器から制御部に向けて火災信号が出力される。制御部は火災信号を受信すると、ガス消火システム１０を起動する。具体的に、制御部は、制御弁２３を開放して供給源２１からガス配管２２に向けて消火ガスを供給させる。

ところで、供給源２１から供給される消火ガスは、ガス配管２２（供給配管２２ａ、分岐配管２２ｂ及び噴出配管２２ｃ）内を流通して、ノズル３１の縮径部３３で圧縮された後に、噴出ヘッド４１のガス導入口４２ａを通ってチャンバー４４内に流入する。このとき、その消火ガスはノズル３１の縮径部３３で絞られ、流速を速めた状態で噴出ヘッド４１に流入する。そして、このとき消火ガスはノズル３１の出口付近で急激に膨張し、大きな膨張音を発生することがある。また、消火ガスがノズル３１の出口から噴出されるときに、その噴出流速が部分的に音速を超えると衝撃波が発生し、その衝撃波に起因して騒音が発生する場合もある。

ここで、ノズル３１からチャンバー４４内に消火ガスが流入すると、その消火ガスはチャンバー４４内のガス流路３６を通ってガス噴出口３５に抜ける一方、前述した騒音がガス流路３６からその周囲に拡散してチャンバー４４内の吸音部材４５の凹凸部３７に接触し、そこで騒音が吸音部材４５によって減衰・吸収される。
具体的には、消火ガスの騒音成分（振動）がチャンバー４４内で吸音部材４５の稜線部３７ａ付近に到達すると、吸音部材４５の隣接するテーパ面３７ｃで反射を繰り返し、谷部３７ｂに達するまでの間に吸音部材４５の軟質な素材によって充分に減衰される。特に、吸音部材４５としてグラスウールを用いた場合に、柔軟な微細な繊維によって効率良く騒音のエネルギーが減衰されることになる。

この結果、消火ガスは噴出ヘッド４１のチャンバー４４内で充分に騒音を低減された後にヘッド本体４３のガス噴出口３５から対象室１２内に噴出されることになる。
なお、このとき噴出ヘッド４１のチャンバー４４内では充分な断面積のガス流路３６が確保されているため、消火ガスはチャンバー４４内で圧力や速度を大きく減じることなく、対象室１２内に噴出される。
したがって、対象室１２内には速やかに消火ガスが充満し、対象室１２内の火災は消火ガスによって早期に鎮火されることになる。なお、消火ガスを供給し続け、対象室１２内の圧力が所定圧以上になった場合には、避圧口２６が開放されて対象室１２内のガスや空気が自動的に外部に排出される。

以上のように、ガス配管２２のノズル３１に取り付けられる噴出ヘッド４１は、ノズル３１の縮径部３３に連通するチャンバー４４を備え、そのチャンバー４４内にはガス流路３６の外周側に凹凸部３７が臨むように柔軟な吸音部材４５が設置されているため、ノズル３１から高圧の消火ガスが吐出される際に生じる各種の騒音をチャンバー４４内の吸音部材４５によって効率良く低減することができる。

また、噴出ヘッド４４はノズル３１に対して取り付けられているため、消火システムの大幅な変更を伴うことなく、既存のノズル３１に噴出ヘッド４１を取り付けるだけで消火ガスの供給に伴う各種の騒音を低減することができる。そのため、設備コストの増加も抑制することができる。

また、ノズル３１から噴出した消火ガスの振動成分は、ノズル３１から精密機器１１方向に直接向かうのを筒状部材６０によって阻止されるとともに、消火ガスが筒状部材６０の内側を通過する際に内周側の吸音部材５１によって吸収される。

また、ガス配管２２内に高速の流れが生じるとガス配管２２自体に共振が発生し、この振動に基づき騒音が発生する場合がある。そこで、例えば、図４に示すように、ガス配管２２（噴出配管２２ｃ）の外周面に、防振材からなる筒状のスリーブ８０を固定してもよい。なお、図示例のスリーブ８０は、対象室１２の内外に亘って設けられているが、例えば対象室１２内に突出している領域のみに設けられていても構わない。

なお、スリーブ８０は、例えば金属材料等の任意の材料によって構成されてよいが、例えばウレタン等の樹脂材料のように吸音性能を有する材料によって構成されることがさらに好ましい。この場合には、ガス配管２２やその近傍で生じる騒音を吸収することができる。

そして、本発明のガス消火システム１０は、床板１６や天板１５によって複数の領域１７〜１９に区画された対象室１２の消火に限らず、例えば床板１６や天板１５の無い一つの領域のみの対象室１２の消火にも適用することができる。また、本発明のガス消火システム１０は、精密機器１１が配された対象室１２内の消火に限らず、クリーンルーム等の他の対象室１２の消火にも適用することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、噴出ヘッドと噴出配管２２ｃとの間にノズル３１を設けず、噴出ヘッドを直接噴出配管２２ｃに接続する構成にしても構わない。
また、上述した実施形態では、ガス消火システム１０の制御弁２３の開閉操作を制御部により制御する構成について説明したが、これに限らず作業者によって手動で制御弁２３の開閉操作を行っても構わない。

１０…ガス消火システム
１２…対象室
２１…供給源（ガス供給源）
２２…ガス配管
３１…ノズル（流出口）
３６…ガス流路
３７…凹凸部
３７ａ…稜線部
３７ｂ…谷部
３７ｃ…テーパ面
４１…噴出ヘッド
４４…チャンバー
４５…吸音部材

Claims (3)

1. 対象室内に消火ガスを供給するためのガス配管の流出口に連結されて、前記ガス配管を流通する消火ガスを噴出させる噴出ヘッドであって、
   前記流出口に連通するチャンバーを備え、
   前記チャンバーには、当該チャンバー内のガス流路の外周に臨む複数の柔軟な凹凸部を有する吸音部材が設けられていることを特徴とする噴出ヘッド。
2. 前記吸音部材は、その内周面が前記ガス流路に臨むように略筒状に形成され、前記吸音部材の内周面は円環状の稜線部と谷部がテーパ面によって結ばれた鋸歯状の断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の噴出ヘッド。
3. 消火ガスを貯留するガス供給源と、
   消火ガスを前記ガス供給源から対象室内に供給するためのガス配管と、
   請求項１または請求項２記載の噴出ヘッドと、を備え、
   前記噴出ヘッドが前記ガス配管の流出口に対して取り付けられていることを特徴とするガス消火システム。

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