JP2011115336A - 整流筒及びガス消火システム - Google Patents

Abstract

【課題】消火ガスシステムにおいて、乱流および騒音を低減することができるようにする。
【解決手段】火災が発生した対象室内に消火ガスを供給するためのガス配管２２の供給口に連結されて、前記ガス配管２２からの消火ガスを通過させる管路３１を有する整流筒３０を提供する。この整流筒３０において、前記管路３１に、その軸線Ｌ３を中心として回転可能な軸流インペラ３３を設ける。そして、軸流インペラ３３は、前記ガス配管２２から管路３１内に供給された前記消火ガスの流れによって受動的に回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガス消火設備用の整流筒、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消火設備として、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ガス消火設備がある（例えば特許文献１参照）。このようなガス消火設備は、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。
このガス消火設備においては、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供給口をノズル形状とする等して、供給口から高圧の消火ガスを速い速度で噴出させている。

特開２０００−６０９８４号公報

しかしながら、高圧の消火ガスを速い速度で噴出させる場合には、供給口の近傍において消火ガスと対象室内の空気とが干渉することで乱流が発生し、消火ガスの円滑な充満を妨げるとともに、この乱流に基づく騒音（いわゆる乱流騒音）が生じる。この騒音のエネルギーは、精密機器類の不具合や誤動作を引き起こすおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、消火ガスの噴出に基づく乱流および騒音を低減して、消火の対象室内に設置された精密機器類の保護を図ることが可能な、ガス消火設備用の整流筒、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、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の整流筒は、火災が発生した対象室内に消火ガスを供給するためのガス配管の供給口に連結されて、前記ガス配管からの消火ガスを通過させる管路を有する整流筒であって、前記管路に、当該管路の軸線を中心として回転可能な軸流インペラが設けられていることを特徴とする。

この整流筒によれば、管路の一方の開口端をガス配管の供給口に接続した状態においては、ガス配管の供給口から整流筒の管路に入り込んだ消火ガスが、管路の他方の開口端に向けて流れる。この際、管路のうち軸流インペラよりも一方の開口端側において消火ガスの流れに乱れが生じていても、軸流インペラが回転することで、管路の一方の開口端側から他方の開口端側に向かう消火ガスの流れを整流することができる。具体的に説明すれば、消火ガスが軸流インペラを通過する際には、消火ガスの流れ（気流）にねじりモーメントが与えられることで気流が螺旋状の流れに整流され、その結果として、気流の直進性が増すことになる。

したがって、管路の他方の開口端から対象室内に流出する気流に乱れが生じることを抑え、その結果、他方の開口端の近傍において対象室内の空気と消火ガスとの干渉に基づく渦が発生することを抑制できる。言い換えれば、管路の他方の開口端近傍において、対象室内の空気と消火ガスとの干渉に基づく乱流が発生することを抑え、乱流騒音の低減を図ることができる。

なお、前記整流筒において、前記軸流インペラは、前記ガス配管から管路内に供給された前記消火ガスの流れによって回転することが好ましい。
このように、軸流インペラが、管路の一方の開口端側から他方の開口端側に向かう消火ガスの流れ（ガス圧力）を受けて回転することで、騒音の基となるガス圧力のエネルギーが、気流の運動エネルギー（螺旋状の流れ）に置換されるため、騒音を低減することが可能となる。

そして、本発明に係るガス消火システムは、消火ガスを貯蔵するガス供給源と、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、当該ガス配管の中途部に設けられて前記対象室内への消火ガスの供給を制御する供給制御弁と、前記整流筒と、を備え、前記整流筒が、前記対象室内に開口する前記ガス配管の供給口に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする。

このガス消火システムにおいては、対象室内において火災が発生した際に供給制御弁を開くことで、消火ガスがガス配管から整流筒を介して対象室内に噴出される。そして、この発明によれば、前記整流筒をガス配管の供給口に取り付けるだけで前述した乱流騒音を低減できるため、低コストで低減することができる。

また、本発明に係るガス消火システムにおいては、前記ガス配管の外周面に、吸音性能を有する材料によって構成された筒状のスリーブが固定されていてもよい。
この場合には、ガス配管やその近傍で生じる騒音を吸収することができる。

本発明によれば、ガス配管の供給口から対象室内に向けて高圧の消火ガスを速い速度で噴出させても、軸流インペラを備える整流筒によって乱流を防ぐとともに騒音のエネルギーを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るガス消火システムを示す概略図である。 図１のガス消火システムに備える整流筒を示す断面図である。 ガス消火システムのガス配管の構成例を示す断面図である。

以下、図１〜３を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、この実施形態に係るガス消火システム１は、大型コンピュータやサーバ等の精密機器（精密機器が設置されたラックを含む）２が収容された対象室３内において発生した火災を消火するものである。ここで、対象室３には、床１１との間に間隔をあけて床板１３が設置されると共に、天井１２との間に間隔をあけて天板１４が設置されている。すなわち、対象室３は、これら床板１３及び天板１４によって、床下領域１５、機器設置領域１６及び天井領域１７の三つに区画され、精密機器２は床板１３上の機器設置領域１６に配されている。なお、床板１３及び天板１４は、床下領域１５、機器設置領域１６及び天井領域１７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、これらの領域が互いに連通するように設けられていてもよい。

ガス消火システム１は、消火ガスを貯蔵するガス供給源２１と、消火ガスをガス供給源２１から対象室３内に供給するためのガス配管２２と、このガス配管２２の中途部に設けられて対象室３内への消火ガスの供給を制御する供給制御弁２３と、対象室３内に開口するガス配管２２の供給口に連結された整流筒３０とを備えている。

ガス供給源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３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）の供給口が対象室３内に開口している。これら複数の供給口は、より短時間で対象室３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、図示例では、供給口が対象室３内の床下領域１５、機器設置領域１６及び天井領域１７の各領域に開口している。
そして、ガス配管２２の供給口には、図２に示すように、ガス配管２２の供給口から噴出す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部２５が設けられている。これにより、消火ガスをより速い速度で対象室３内に噴出させることができる。

図１に示す供給制御弁２３は、自動あるいは手動で開閉可能に構成されている。すなわち、供給制御弁２３は、対象室３内において火災が発生した際に、例えば対象室３内に設けられた火災検知器（不図示）からの信号に基づいて電気的あるいは機械的に開くように構成されてもよいし、例えば作業者によって開くように構成されてもよい。
なお、図示例の供給制御弁２３は、ガス配管２２の分岐部分よりもガス供給源２１側に設けられているが、例えば対象室３側の分岐された各部分にそれぞれ設けられてもよい。

整流筒３０は、図２に示すように、ガス配管２２からの消火ガスを通過させる管路３１を有する筒状に形成されている。
管路３１の一方の開口端３１ａには、管路３１の軸線Ｌ３方向に延長する接続筒部３２が一体に形成されている。この接続筒部３２にガス配管２２のノズル部２５を挿入させることで、整流筒３０がガス配管２２の供給口に接続されることになる。なお、図示例では、この接続状態において管路３１の軸線Ｌ３がガス配管２２の軸線Ｌ２一致しているが、例えばずれていても構わない。

そして、管路３１には、その軸線Ｌ３を中心として回転可能な軸流インペラ３３が設けられている。
軸流インペラ３３は、管路３１に対して回転可能に支持された回転軸３４と、回転軸３４の周面に固定された複数の羽根３５とを備えて構成される羽根車である。回転軸３４は、例えば不図示のフレームを介して管路３１の内周面３１ｃに支持されている。なお、このフレームは、管路３１における消火ガスの流れを妨げない形状、また、消火ガスの流れを妨げないように配置されることが好ましい。そして、回転軸３４も、フレームの場合と同様に、消火ガスの流れを妨げない形状に形成されていることが好ましい。

さらに、回転軸３４の周面から管路３１の内周面３１ｃに向けて径方向外側に延出する各羽根３５の先端は、管路３１の内周面３１ｃに接触するように、あるいは、管路３１の内周面３１ｃとの隙間が微小となるように、位置することが好ましい。ただし、羽根３５の先端が管路３１の内周面３１ｃに接触する場合には、軸流インペラ３３の回転を妨げないように、羽根３５と管路３１の内周面３１ｃとの摩擦を小さくする、あるいは、失くすように設定する必要がある。
なお、整流筒３０の管路３１は、例えば多角形状や楕円形状など任意の断面形状に形成されていてもよいが、前述したように羽根３５の先端と管路３１の内周面３１ｃとの隙間を微小とするためには、断面円形状に形成されていることが最も好ましい。

この軸流インペラ３３は、ガス配管２２から管路３１内に供給された消火ガスの流れによって回転するように構成されている。言い換えれば、軸流インペラ３３は、管路３１の一方の開口端３１ａ側から他方の開口端３１ｂ側に向かう消火ガスの流れを受けることで回転するように構成されている。
以上のように構成される整流筒３０は、ガス配管２２の供給口に対して一体に固定あるいは一体に形成してもよいが、ガス配管２２の供給口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。

なお、ガス消火システム１は、上記構成のほかに、消火ガスの供給によって対象室３内が所定気圧以上となった際に過剰な圧力を対象室３外に逃がす避圧口ダンパー２４を備えていてもよい。この避圧口ダンパー２４は、ガス配管２２から噴出された消火ガスが対象室３内全体に流れるように、ガス配管２２の供給口からできる限り離れた位置に設けられることが好ましい。

次に、上述したガス消火システム１の動作について説明する。
対象室３内において火災が発生した際には、供給制御弁２３が自動あるいは手動で開放され、これによって、消火ガスがガス供給源２１からガス配管２２の供給口に流れる。さらに、消火ガスはガス配管２２から整流筒３０を介して対象室３内に噴出される。
ここで、整流筒３０の管路３１を通過する消火ガスの流れについて詳細に説明すると、ガス配管２２の供給口から整流筒３０の管路３１に入り込んだ消火ガスは、管路３１の他方の開口端３１ｂに向けて流れる。この際、管路３１のうち軸流インペラ３３よりも一方の開口端３１ａ側において消火ガスの流れに乱れが生じていても、軸流インペラ３３が回転することで、管路３１の一方の開口端３１ａ側から他方の開口端３１ｂ側に向かう消火ガスの流れが整流されることになる。具体的に説明すれば、消火ガスが軸流インペラ３３を通過する際には、消火ガスの流れ（気流）にねじりモーメントが与えられることで気流が螺旋状の流れに整流され、その結果として、気流の直進性が増すことになる。

したがって、本実施形態の整流筒３０によれば、前述したように整流された状態で対象室３内に噴出された消火ガスの流れに乱れが生じることを抑え、その結果として、管路３１の他方の開口端３１ｂの近傍において消火ガスと対象室３内の空気との干渉に基づく渦が発生することを抑制できる。言い換えれば、管路３１の他方の開口端３１ｂ近傍において、消火ガスと対象室３内の空気との干渉に基づく乱流が発生することを抑え、乱流騒音のエネルギー低減を図ることができる。そして、対象室３内に設置された精密機器２の保護を図ることができる。

また、消火ガスの流れによって軸流インペラ３３が受動的に回転することで、騒音の基となるガス圧力のエネルギーが、気流の運動エネルギー（螺旋状の流れ）に置換されるため、騒音を低減することが可能となる。
さらに、本実施形態のガス消火システム１において、整流筒３０をガス配管２２の供給口に対して着脱自在とした場合には、従来周知のガス配管２２の供給口に整流筒３０を取り付けるだけで乱流騒音を低減できるため、低コストで実施可能となる。

なお、本実施形態のガス消火システム１では、対象室３内に消火ガスが噴出されることで火災の消火が行われるが、対象室３内に供給された消火ガスによって対象室３内の圧力が上昇することがある。ここで、本実施形態のガス消火システム１は避圧口ダンパー２４を備えているため、過剰な圧力を対象室３外に逃がすことができる。したがって、対象室３内の圧力上昇が建物および精密機器２に悪影響を与えることも防止できる。
また、本実施形態のガス消火システム１では、ガス配管２２の供給口が対象室３内の床下領域１５、機器設置領域１６及び天井領域１７の各領域に開口しているため、これら複数の領域のいずれかで火災が発生したとしても、消火ガスをより短い時間で火災の発生地点に到達させることが可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、軸流インペラ３３は、消火ガスの流れを受けることで受動的に回転することに限らず、モータ等の駆動源により能動的に回転してもよい。すなわち、軸流インペラ３３は軸流ファンであってもよい。このような構成でも、上記実施形態と同様に、消火ガスの流れが螺旋状の流れに整流されるため、乱流騒音の低減を図ることができる。
また、整流筒３０の管路３１はその全体が直線状に形成されることに限らず、例えば中途部で屈曲あるいは湾曲していてもよい。この場合、軸流インペラ３３は、管路３１の直線部分に設けられていればよいが、管路３１の屈曲部分や湾曲部分よりも他方の開口端３１ｂの近くに配されていることがより好ましい。このような管路３１であっても、気流の直進性を増すように整流することは可能である。

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、この振動に基づく騒音が精密機器２に到達して悪影響を与える場合がある。このため、例えばガス配管２２の外周面には、図３に示すように、ガス配管２２の固有振動数を変更する（特に、対象室３内に位置するガス配管２２の固有振動数を変更する）筒状のスリーブ４０を固定してもよい。このようなスリーブ４０は、例えばガス配管２２とは異なる材料により構成すればよい。なお、図示例のスリーブ４０は、対象室３の内外にわたって設けられているが、例えば対象室３内にのみ設けられていても構わない。

この構成では、スリーブ４０によってガス配管２２の共振周波数を、精密機器２に影響を与える騒音帯域の周波数（例えば精密機器２の固有振動数）からずらすことが可能となる。このため、ガス配管２２の共振に基づく振動が精密機器２に到達しても精密機器２に不具合が生じることを防止できる。
なお、スリーブ４０は、例えば金属材料等の任意の材料によって構成されよいが、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もできるため、精密機器２の保護をさらに図ることが可能となる。

そして、本願発明のガス消火システム１は、床板１３や天板１４によって複数の領域に区画された対象室３の消火に限らず、例えば床板１３や天板１４の無い一つの領域のみの対象室３の消火にも適用することができる。また、本願発明のガス消火システム１は、精密機器２が配された対象室３内の消火に限らず、クリーンルーム等の他の対象室の消火に適用することも可能である。

１ ガス消火システム
２ 精密機器
３ 対象室
２１ ガス供給源
２２ ガス配管
２３ 供給制御弁
３０ 整流筒
３１ 管路
３１ａ 一方の開口端
３１ｂ 他方の開口端
３１ｃ 内周面
３３ 軸流インペラ
Ｌ２ 軸線
Ｌ３ 軸線

Claims (4)

1. 火災が発生した対象室内に消火ガスを供給するためのガス配管の供給口に連結されて、前記ガス配管からの消火ガスを通過させる管路を有する整流筒であって、
   前記管路に、当該管路の軸線を中心として回転可能な軸流インペラが設けられていることを特徴とする整流筒。
2. 前記軸流インペラは、前記ガス配管から管路内に供給された前記消火ガスの流れによって回転することを特徴とする請求項１に記載の整流筒。
3. 消火ガスを貯蔵するガス供給源と、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、当該ガス配管の中途部に設けられて前記対象室内への消火ガスの供給を制御する供給制御弁と、請求項１または請求項２に記載の整流筒と、を備え、
   前記整流筒が、前記対象室内に開口する前記ガス配管の供給口に対して着脱自在に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。
4. 前記ガス配管の外周面に、吸音性能を有する材料によって構成された筒状のスリーブが固定されていることを特徴とする請求項３に記載のガス消火システム。
   
   
   
   
   

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