JP2011500300A - 消火方法及び設備 - Google Patents

Abstract

ある領域の防火方法であって、作動時に該領域に消火用媒体を噴霧する幾つかの火災消火用スプレーヘッド（１）が配置され、隣接するスプレーヘッド間に離間距離（Ｓ１、Ｓ２）が存在する。保護される領域の防火のために必要な消火用媒体の水流束密度を規定し、ある領域またはある領域の区画におけるスプレーヘッド（１）の消火用媒体の供給圧力（ｐ１、ｐ２）を規定することにより、スプレーヘッド（１）が当該領域（Ａ１、Ａ２）で整ええられ、噴霧のための消火用媒体の水流束密度が実質的に一定となるように、隣接するスプレーヘッドの離間距離（Ｓ１、Ｓ２）が、供給圧力（ｐ１、ｐ２）の大きさ及びスプレーヘッドのＫ値に依存する。本発明はまた、消火装置にも係る。

Description

本発明は、請求項１の前提部に従う、ある領域の防火方法に関する。

本発明はまた、請求項１０の前提部に従う、消火用の設備に関する。

スプリンクラーが特定の領域の作動範囲に対し起動される場合、保護されるべき領域や保護されるべき建物の全体における水の流束密度は、少なくとも所定の制限された値とされるように、従来、スプリンクラーの設置が寸法決めされている。欧州では、消火用媒体の流束密度、特に水の流束密度の制限値は、通常のスプリンクラーの等級の（通常危険度に対する）目標値においては、５ミリメートル毎分（５リットル毎分毎平方メートル）である。作動面積は、スプリンクラーの等級グループに依存し、その最小値は７２平方メートルであり、その最大値は３６０平方メートルである。更に従来のスプリンクラーに対しては、最大のスプリンクラー特定防火面積、及び隣のスプリンクラーからの最大の離間距離が規定されている。実際的な問題として、水源から遠部の位置で放出される水の流束密度（大きな圧力損失による低いノズル圧の状態）が必要最小量となるが、水源から近部で放出される水の流束密度（小さな圧力損失による高いノズル圧の状態）は必要基準量よりもとても高くなることを、これらの境界条件が意味している。ゆえに、「多すぎる」水が水源近くで噴霧されることは、最大流量に従って水源の大きさが決められるため、技術的及び費用対効果に問題が発生している。

本発明の目的は、全く新しい解決方法を創出することにあり、これにより既知の先行技術の問題を取り除くことにある。本発明の目的は、消火用システムの種々の部分におけるスプレーヘッドの供給圧力の違いをより効果的に利用可能とする手段により、防火に対する方法を提供することにある。他方では、必要なスプレーヘッドの数、及びスプレーヘッドに消火用媒体を送り込むパイプラインのスループットを最適化することを可能とする、防火システムを作り出すことが目的である。

本発明は、同時に噴霧される水の流束密度が実質的に一定である場合、消火用システムのスプレーヘッド間の離間距離は、各領域や区画の供給点における消火用媒体の圧力に依存して当該システムの異なる領域や区画においては、同一ではないように構成されるという概念を基礎にしている。

本発明による方法では主に、保護する領域を防火するために必要な水の流束密度が規定され、且つある領域またはある領域の区画で使用されるスプレーヘッドに対する消火用媒体の供給圧力を規定することにより、スプレーヘッドがある領域において整えられ、隣接するスプレーヘッドの離間距離は、噴霧される消火用媒体の水の流束密度が実質的に一定となるように、供給圧力の大きさ及びスプレーヘッドのＫ値に依存している点に特徴付けされている。

更に、本発明による方法は、請求項２乃至請求項８にて記載されることを特徴としている。

本発明による装置は、噴霧のための水の流束密度が実質的に一定である場合、隣接するスプレーヘッドは、システムの作動モード時のスプレーヘッドへの消火用媒体の供給圧力に依存する離間距離で互いに配置されることに特徴付けされている。

本発明による装置は更に、請求項１０乃至請求項１４で記載されることを特徴としている。

本発明による構成は多数の重要な利点を有する。本発明の方法により、全体のターゲットにおける水の流束密度は必要最小量近くの数値となり、これにより、ノズルの数及び水源のサイズが最小化される。本発明の方法や装置により、消火用手段を送り込むパイプの直径もまた小さくすることができる。隣接するスプレーヘッド間の離間距離を消火用媒体の供給圧力に依存させることにより、システムの異なる部分においてスプレーヘッド間に同一の標準離間距離を用いている現在の方法に比べて、スプレーヘッド間の離間距離を増大させることができる。噴霧される水の量（容積）が供給圧力の平方根に比例するため、スプレーヘッドの作動圧力が小さい場合に本発明に基づく方法並びに装置に関し特に多くの利点が存在する。媒体のミストを噴霧するスプレーヘッドを使用することにより、消火用媒体の量を少なく維持することができ、水による損傷等を始めとする消火用媒体による損傷の数が従来の水噴霧消火に比べてかなり少なくすることができる。本発明による構成は、消火用装置で使用される従来のノズルには適合しない。消火用装置で使用される従来のノズルにおいては、消火用媒体の噴霧が噴霧圧力の増加と共に典型的に狭まるため、噴霧圧力が増大するとノズル間の離間距離は減少する。本発明による構成の利点は、とりわけ、噴霧圧の増大につれて噴霧はほぼ同一範囲に維持されるか、又は拡大するスプレーヘッドにより得られる。

ここで、防火とは、消火する、火災を被い消す、火災を制御するといった、主に火災による損害を減らすことを言う。本発明は、添付の図面を参照して例示により詳細に述べられている。

国際公開番号ＷＯ２００６０６４０８２ フィンランド特許第１１６６６１Ｂ号明細書 国際公開番号ＷＯ０１４５７９９

本発明の構成を模式的に示したスプレーヘッドの配置の平面図 一例としてのある状況下における消火用媒体の圧力が変化した際の隣接するスプレーヘッド間の離間距離の変化及び消火用媒体の種々の圧力値での「通常危険度１」（ＯＨ１）に適合した領域におけるスプレーヘッド数の変化のグラフチャート

図１は、本発明による構成を利用している単純化された消火用システムが示されている。当該図面には、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の２つの領域の平面図が示され、当該領域では消火のための、互いに実質的に同様なスプレーヘッド１が用いられている。第１の領域Ａ１は、ポンプ手段１０及び消火用媒体源１３等のシステムの消火用媒体の供給手段から近い位置の距離とされ、水力学的に考察されている。当該システムが起動されると、ポンプ手段１０は、供給パイプ１１に沿って、第１の領域Ａ１のスプレーヘッド１に消火用媒体を送り込む。供給パイプ１１からスプレーヘッド１までの消火システムの供給ラインの部分は、明瞭化のため、図１から省略されており、これらの部分は、当業者には自明であると考えられる。第１の領域Ａ１のスプレーヘッドの供給圧力は、図においては参照符号ｐ１が与えられている。第１の領域Ａ１の隣接したスプレーヘッド１の間の離間距離は、図において参照符号Ｓ１で示されている。

第２の保護領域Ａ２は、ポンプ手段１０及び消火用媒体源１３等の、システムの消火用媒体の供給手段からの距離が第１の保護領域Ａ１よりも長い距離であって、水力学的に考察されている。当該システムが起動されると、ポンプ手段１０は、供給パイプ１１、１２に沿って、第２の領域Ａ２のスプレーヘッド１に消火用媒体を送り込む。供給パイプ１２から第２の領域Ａ２のスプレーヘッドまでの供給ラインの部品は、明瞭化のため、図から省略されている。第２の領域Ａ２のスプレーヘッド１の供給圧力は、図において参照符号ｐ２が与えられている。第２の領域Ａ２のスプレーヘッド１の間の離間距離は、図において参照符号Ｓ２で示されている。

図面に従う実施例においては、保護される領域は、いわゆる「通常危険度１」（ＯＨ１）の要件に適合するように保護される。記載の実施例においては、明瞭化のために、互いに同じ特性を備えたスプレーヘッドが使用されている。スプレーヘッド１のＫ値は互いに一定である。スプレーヘッド１の特性では更に、消火用媒体の供給圧力ｐ１、ｐ２が高い値の場合には、実質的に少なくとも等価の面において、消火用媒体の低い供給圧力の場合よりもより広い表面に有利に、スプレーヘッドが消火用媒体を噴霧できるようになっている。本発明の観点においては、必要に応じて、供給圧力と設置離間距離との全ての組合せにより、十分広い表面積の全体においてスプレーヘッドにより消火用媒体の噴霧を可能とすることが本質的な事項である。（従来のノズルでは、圧力が増加するに従い噴霧は典型的に狭くなり、そのため圧力が増加する場合、当該設置離間距離を広くすることができなかった。）本発明による実施例においては、保護される領域Ａ１、Ａ２に噴霧される消火用媒体の水の流束密度（mm/min）は、第１の領域Ａ１の供給圧力ｐ１と第２の領域Ａ２の供給圧力ｐ２との間の差に拘わらず、一定に保持されている。

図１による実施例においては、第１の領域Ａ１の計算された第１の供給圧力が第２の領域の計算された第２の供給圧力よりも大きい状況が示されている。

現状の構成における実施においては、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の両領域の消火システムは、所定の制限範囲内で設置されており、算出された最も低い計算供給圧力ｐ２から与えられる隣接したスプレーヘッド間の離間距離Ｓ２に実質的に従っている。そして、多くの数の不必要なスプレーヘッドが第１の領域Ａ１に設置されていて、且つ領域Ａ１において噴霧される水の流束密度はまた不必要に多くなっている。そしてまた、そのスループットのための大きなパイプライン、特に大きな直径のパイプラインが必要となる。

しかしながら、本発明によれば、消火用媒体として消火用媒体のミスト、特に水のミストが使用され、消火用媒体のミストを噴霧するスプレーヘッドが利用される場合、消火用媒体のシステムの過大なサイズ決定を回避することが可能であることが確認された。同時に、必要とされるスプレーヘッドの数をかなり減らすことができ、且つ使用されるスループットのためのより小さなパイプラインを使用することが可能である。

図１の状況下においては、本発明の実施態様が用いられており、それによれば、とりわけ供給配管における圧力損失により消火用媒体の供給圧力ｐ２が低い第２の領域Ａ２におけるスプレーヘッド１間の離間距離に比べ、また水力学的考察により、より高い供給圧力ｐ１の領域Ａ１において、隣接するスプレーヘッド１間にかなり広い離間距離Ｓ１を使用することが可能となる。当該離間距離Ｓ１は、しかしながら、単位表面積当たり及び時間毎に噴霧される消火用媒体ミストの量は、領域Ａ１及び領域Ａ２の両方で実質的に同等である。従って、図１の実施例では、供給圧力ｐ２が領域Ａ１よりも低く等価Ｋ値が設けられている保護領域Ａ２におけるスプレーヘッド１の間隔よりも、第１の保護領域においては圧力ｐ１で隣接するスプレーヘッド１の間のより広い間隔Ｓ１を用いることが可能となった。実施例においては、９個のスプレーヘッドが第１の領域を保護するために配置され、且つ１６個のスプレーヘッドが第２の領域を保護するために配置されている。

具体例１
表１と図２は、具体例としての、本発明の更なる実施態様を示す。当該実施例は、Ｋ値が２０のスプレーヘッドを適用いている。領域に噴霧される水流束密度（流れの比率）は、実質的に５ミリメートル毎分として一定に保たれている。スプレーヘッドの供給圧力ｐを変更して、これにより隣接したスプレーヘッド間の離間距離Ｓが計算で得られる。これは、公式Ｑ＝ｋ（ｐ）^１／２により得られる。Ｑは体積流量（リットル毎分）であり、ｐは供給圧力（バール）であり、そしてｋはいわゆるノズルのＫ値である。表１では更に、７２平方メートルの表面積において異なる供給圧力での必要とされるスプレーヘッドの個数が定義されている。保護領域要件は、欧州・スプリンクラー・スタンダードの「通常危険度１」（ＯＨ１）に適合している。

表１と図２より、実施例によると、２０．５バール乃至３０バールの圧力値では４つのスプレーヘッドのみが、当該領域に対し必要であることが分かる。低い供給圧力の場合、当該領域を保護するために必要とされるスプレーヘッドの個数は多岐的に増加する。例えば、供給圧力１．０バールの場合、実施例によると、１８個のスプレーヘッドが必要とされる。表のスプレーヘッド間の離間距離は、図２で連続しているグラフにより示される。必要とされるスプレーヘッドの数は、圧力範囲で示される別のグラフにより示される。図２と表１より、実施例の値により、噴霧量のかなりの削減が、特に実施例の０．５バール乃至１２．５バールの低圧力値において達成されていることが確認される。尚、他の初期値の場合には、結果は異なる。

スプレーヘッドへの媒体の供給は、パイプライン等のよく知られた態様で構成される。パイプラインでは、典型的に、バルブ要素等の必要な停止／調整要素が配置されており、このような要素は、適用の目標条件に従って各パイプ分岐部において媒体の通路を開ける。

システムは、火炎、煙、又は熱検知器等の検知手段を備えることができ、この検知手段によって送られるインパルスに基づいてシステムの作動が制御される。当該システムはまた、熱感知アンプル等のトリガー手段が設けられたスプレーヘッドも備えることができる。

消火用媒体を供給する場合、低圧及び／又は中間圧及び／又は高圧を使用することができる。本実施例では、低圧とは主に約１２バール未満の圧力値を言い、中間圧とは約１２バール以上、約３５バール以下の圧力値を言い、高圧とは約３５バールよりも大きな圧力値を言う。有利な実施例によれば、高圧領域は、典型的には約３００バールの圧力値まで及ぶ。

本発明の実施の際には、消火用媒体の非常に低い供給圧力、及び／又は中間の供給圧力、及び／又は消化媒体の高い供給圧力で媒体のミストを形成して十分に広範囲な表面に噴霧を可能とするスプレーヘッドを使用することができる。中間の領域の供給圧力及び低い領域の供給圧力の両領域で作動するようなスプレーヘッドは、特許文献２に対応する特許文献１に記載されている。高い供給圧力の場合は、例えば特許文献３で説明されたスプレーヘッド等の、例えばマリオフ・コーポレーション・オーワイによる広範囲な部分にミストを噴霧するスプレーヘッドの利用が可能である。

消火用媒体として、水及び／又は消火を強める添加材を含む水等の水性の消火用媒体の液体、及び／又は液体とガスとの混合物が使用される。使用される消火用媒体のミストは、典型的には、液体又は液体とガスとの混合物である。

ノズルにより供給される液体ミストはとても良好である。液粒径（Ｄｖ９０）は、典型的には、４００マイクロメーター未満である。適用目標に依存して、液粒径を大きくすることもできる。

図１は模式的に単純化された消火用媒体源１３を示している。ポンプ装置１０は消火用媒体源１３に接続されている。ポンプの装置の代わりに、又はポンプの装置に加えて、圧力タンク等の他の適切な圧力源を利用することもでき、このような圧力源からの圧力により、少なくとも火災状況において消火用媒体がスプレーヘッドに搬送される。

本発明においては、供給ライン１１、１２において、いわゆるブースターポンプを使用することができる、これにより、そのスループットのための、直径がより小さいパイプライン１１、１２の使用が可能となり、その部分の圧力損失はより大きい。故に、実際の供給手段１０、１３からかなり離れているスプレーヘッドの供給圧力をより高く維持することが出来、より少ない数のスプレーヘッドが必要とされる。

本発明はまた、ある領域における防火の方法に係り、当該領域においては、作動時に消火用媒体の噴霧を行う幾つかの消火用スプレーヘッド１が配置されていて、隣接するスプレーヘッド間がＳ１、Ｓ２の離間距離とされている。保護される領域を防火するために必要な時間当たり及び単位表面積当たりの消火用媒体の噴霧量を規定し、且つ、ある領域又は領域の一部のスプレーヘッド１に対する消火用媒体の供給圧力ｐ１、ｐ２を規定することにより、スプレーヘッドが領域Ａ１、Ａ２に配列され、これにより、隣接するスプレーヘッドの離間距離Ｓ１、Ｓ２は、供給圧力ｐ１、ｐ２の大きさ及びスプレーヘッドのＫ値に依存し、これにより噴霧のための消火用媒体の水流束密度は実質的に一定とされる。本発明による方法の有利な実施例により、スプレーヘッド１は、高い供給圧力ｐ１で消火用媒体を、低い供給圧力ｐ２の場合に比べて、少なくとも同等の表面又はより広い表面に対し噴霧するように構成されている。

本発明の実施例によれば、当該方法においては、消火用媒体の低い供給圧力ｐ２に関連して、隣接するスプレーヘッド同士は狭い離間距離Ｓ２が用いられ、消火用媒体の高い圧力ｐ１に関連して、隣接するスプレーヘッド同士は広い離間距離Ｓ１が用いられている。

本発明の実施例によれば、実質的に互いに同等なＫ値を有するスプレーヘッドが使用される。

更なる実施例では、時間毎面積毎で領域に作動される際に噴霧される消火用媒体の量が一定に保持される場合、第１の保護領域Ａ１又は区画のスプレーヘッド１の供給圧力ｐ１は、第２の保護領域Ａ２又は区画のスプレーヘッドの供給圧力ｐ２よりも高くされていて、第１の領域Ａ１又は区画の防火のために使用されるスプレーヘッドの数は少ない。

本発明の実施例では、当該方法において、消火用媒体のミストがスプレーヘッド１により消火用媒体として噴霧される。

保護される領域は、とりわけ、欧州スプリンクラー基準の通常危険度のクラス１（ＯＨ１）の領域とすることができる。本発明はまた、他の基準や保護クラスに適合する対象において使用することもできる。

典型的な実施例では、２バール乃至３００バールの圧力が消火用媒体の供給において使用される。

液体又は液体とガスとの混合物が消火用媒体として使用される。

本発明はまた、保護される領域に配置されたスプレーヘッド１、及びスプレーヘッドに消火用媒体を搬送する手段を備える消火用装置に係る。噴霧のための水の流束密度が実質的に一定である場合、隣接するスプレーヘッドは互いに、システムの作動モードでのスプレーヘッドに対する消火用媒体の供給圧力ｐ１、ｐ２に依存する離間距離Ｓ１、Ｓ２で構成される。

システムの実施例では、第１の領域Ａ１のスプレーヘッドに対しては消火用媒体の第１の供給圧力ｐ１が定められ、第２の領域Ａ２又は区画のスプレーヘッドに対して消火用媒体の第２の供給圧力ｐ２が定められている少なくとも２つの保護領域又は区画で構成されていて、当該第１の領域又は区画における隣接するスプレーヘッドは離間距離Ｓ１で互いに配置され、当該第２の領域Ａ２又は区画におけるスプレーヘッドは離間距離Ｓ２で互いに配置され、ここで噴霧のための消火用媒体の水の流束密度が実質的に一定である場合、離間距離Ｓ１、Ｓ２が供給圧力ｐ１、ｐ２に依存する。

典型的な実施例では、スプレーヘッド１のＫ値は実質的に一定である。

有利な実施例では、スプレーヘッド１は、高い供給圧力で消火用媒体ミストを、低い供給圧力の場合に比べて、少なくとも同等の表面又はより広い表面に対し噴霧するように構成されている。

スプレーヘッドは消火用媒体のミストを噴霧するように構成されている。消火用媒体は液体又は液体とガスとの混合物である。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で変更することができることは当業者には明らかである。本明細書で示され、互いの組合せで述べられた特徴的機能はまた、独立した特徴的機能とすることができる。

Claims (14)

1. ある領域の防火方法であって、
   作動時に該領域に消火用媒体を噴霧する幾つかの消火用スプレーヘッド（１）が該領域に配置されていて、隣接するスプレーヘッド間に離間距離（Ｓ１、Ｓ２）が存在しており、
   保護される領域の防火のための消火用媒体の水の流束密度が規定され、且つある領域又はある領域の区画の該スプレーヘッドの消火用媒体の供給圧力（ｐ１、ｐ２）が規定されて、該スプレーヘッドが該領域（Ａ１、Ａ２）に配列されていて、噴霧のための消火用媒体の該水の流束密度がほぼ一定となるように、隣接するスプレーヘッドの該離間距離（Ｓ１、Ｓ２）が、該供給圧力（ｐ１、ｐ２）の大きさ及び該スプレーヘッドのＫ値に依存することを特徴とする、方法。
2. 該スプレーヘッド（１）が、高い供給圧力（ｐ１）で消火用媒体を、低い供給圧力（ｐ２）の場合に比べて、少なくとも同等の表面又はより広い表面に対し噴霧するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 隣接するスプレーヘッド間の狭い離間距離（Ｓ２）が消火用媒体の低い供給圧力（ｐ２）に関連して用いられ、隣接するスプレーヘッド間の広い離間距離（Ｓ１）が消火用媒体の高い供給圧力（ｐ１）に関連して用いられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. Ｋ値が互いにほぼ同じであるスプレーヘッドが使用されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 第１の保護領域（Ａ１）又は区画の該スプレーヘッド（１）の該供給圧力（ｐ１）は、第２の保護領域（Ａ２）又は区画の該スプレーヘッドの該供給圧力（ｐ２）よりも高くされていて、作動の際に該領域で噴霧される消火用媒体の該水の流束密度が一定な場合、より少ない数のスプレーヘッドが該第１の領域（Ａ１）又は区画に使用されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 該消火用媒体ミストが消火用媒体として該スプレーヘッド（１）により噴霧されることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. ２バール乃至３００バールの圧力が該消火用媒体の供給に使用されることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 該消火用媒体は、液体又は液体とガスとの混合物が使用されることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 消火装置であって、
   該消火装置は、保護される領域に配置されたスプレーヘッドと、該スプレーヘッドに消火用媒体を搬送するための手段とを備え、噴霧のための消火用媒体の水の流束密度がほぼ一定である場合、システムの作動モード時の消火用媒体の供給圧力（ｐ１、ｐ２）に依存する離間距離（Ｓ１、Ｓ２）で隣接するスプレーヘッドは互いに配置されていることを特徴とする、消火装置。
10. 該システムが保護のための少なくとも２つの領域又は区画を備え、該領域又は区画においては、消火用媒体の第１の供給圧力（ｐ１）が第１の領域（Ａ１）のスプレーヘッド（１）に規定されていて、消火用媒体の第２の供給圧力が第２の領域（Ａ２）又は区画のスプレーヘッド（１）に規定されていて、該第１の領域又は区画のスプレーヘッドは離間距離（Ｓ１）で互いに配置されて、第２の領域（Ａ２）又は区画のスプレーヘッドは離間距離（Ｓ２）で互いに配置されており、噴霧のための消火用媒体の該水の流束密度がほぼ一定である場合、該離間距離（Ｓ１、Ｓ２）は該供給圧力（ｐ１、ｐ２）に依存していることを特徴とする、請求項９に記載の消火装置。
11. 該スプレーヘッドのＫ値はほぼ一定であることを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載の消火装置。
12. 該スプレーヘッドは消火用媒体ミストを噴霧するように構成されていることを特徴とする、請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の消火装置。
13. 該スプレーヘッド（１）が、高い供給圧力で消火用媒体ミストを、低い供給圧力の場合に比べて、少なくとも同等の表面又はより広い表面に対し噴霧するように構成されていることを特徴とする、請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の消火装置。
14. 該消火用媒体は、液体又は液体とガスとの混合物であることを特徴とする、請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載の消火装置。

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