JP2012181012A - 不活性ガス消火設備の抜圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダクト内を流れる気流に対する風圧の影響を回避して、建物への構造的悪影響を防ぎ、確実に不活性ガスを排出させることができる不活性ガス消火設備の抜圧装置を提供する。
【解決手段】 不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトに、不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるダンパが設けられ、ダンパは、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間から排出される気流のダンパの開口における流速が、屋外空間から吹き付ける風の流速よりも高くなるようにダンパの開口の流路断面積を設定できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダクト内を流れる気流に対する風圧の影響対する風圧の影響を抑制して、屋内空間における不活性ガス発生時の圧力上昇による建物への構造的悪影響を防ぎ、確実に屋内空間の空気を排出することができる不活性ガス消火設備の抜圧装置に関する。

不活性ガス消火設備においては、消火対象区画内のＯ_２濃度を低下させることによって消火を行うため、大量の不活性ガスを消火剤として消火対象区画内へ放出しなければならない。しかし、大量の不活性ガスを１分間という短時間で放出すると、消火対象区画内の圧力、すなわち内圧が上昇し、消火対象区画が破壊するおそれがある。そのため、内圧を逃がすための避圧口の設置が消防法によって義務付けられている。また、避圧口からのガスは、安全な領域で放出する必要があるため、建物には消火対象区画内のガスを建物外の開放された空間へ導くためのダクトが設置されている。

特許文献１の従来技術では、ガス系消火設備の作動を検知し、所定時間排気ダクトの閉鎖用ダンパを開放状態に維持した後、該ダンパを閉鎖する装置が提案されている。この従来技術の排気ダクトには、不活性ガスである消火剤ガスが消火対象区画内に放出されると、放出された消火剤ガスの量に見合った消火対象区画内の空気を排気ダクトから排出するために、起動信号をタイマーを介してソレノイドに伝達する。閉鎖用ダンパは、たとえば消火剤ガスの放出開始後３０〜６０秒後に閉鎖される。

またこの特許文献１には、他の従来技術として、エアシリンダーを用いて閉鎖用ダンパの動作を行う構成が提案されている。消火剤貯蔵容器から送出される消火剤ガスの一部をエアシリンダーに導入する。消火剤ガスの放出中は、消火剤ガスの圧力によって閉鎖用ダンパは開放状態に維持され、消火剤ガスの放出が完了するとシリンダー内の圧力の低下に伴って閉鎖用ダンパは閉鎖される。

さらに他の従来技術として特許文献２には、空気搬送ダクト内の消火装置が提案されている。可燃性物質を空気搬送するダクト内で火災が発生した場合に、搬送中の可燃性物質はダクトから分岐した消火室に導入される。消火室に導入された可燃性物質は、消火室の上流側と下流側とを仕切るように設けられたフィルタによって捕捉される。このとき、下流側にある消火室とダクトとの合流部に配設された流路切り替えダンパを消火室側に切り替える。フィルタより下流側の可燃性物質は、フィルタを通過した搬送用空気によって搬送される。

特開平９−２８７８０５号公報 特開平７−３２８１３９号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示される各従来技術のいずれにおいても、前記排気ダクトが開放状態にあるときに、屋外空間に臨んで開口する開口から放出される気流に対して、その気流の流速よりも高い流速で風が吹き付けると、その気流は屋外空間から屋内空間へ押し戻されてしまい、消火剤ガス発生設備が起動されて消火剤ガスが発生されたとき、その消火剤ガス発生設備が設置される屋内空間において消火剤ガスの発生によって上昇しようとする圧力を前記排気ダクトを介して外部へ開放すること、すなわち抜圧することができないので、屋内空間を規定する内壁に対して不所望に高い圧力が作用して建物に構造的悪影響を与えてしまうおそれがあり、あるいは建物に構造的悪影響を与えないまでも、消火ガスを最後まで確実に発生させることができないという問題がある。

特許文献２に開示される、空気搬送ダクト内の消火装置においても、搬送用空気よりも高い流速で風が吹き付けると、可燃性物質搬送用空気が押し戻されてしまい、可燃性物質を確実に搬出することができないという問題を生じる。

本発明の目的は、ダクト内を流れる気流に対する風圧の影響を抑制して、建物への構造的悪影響を防ぎ、確実に不活性ガスを排出させることができる不活性ガス消火設備の抜圧装置を提供することである。

本発明は、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトに、前記不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるダンパが設けられ、
前記ダンパは、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間から排出される気流のダンパの開口における流速が、屋外空間から吹き付ける風の流速よりも高くなるようにダンパの開口の流路断面積を設定できることを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置である。

また本発明は、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトの屋外空間に臨む開口に、前記不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるガラリが設けられ、
前記ガラリは、前記開口の流路断面積を減少可能なことを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置である。

本発明によれば、不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトに、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の流速よりも高い流速で屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるダンパが設けられるので、ダクト内を流れる気流に対する風圧の影響を抑制して、建物への構造的悪影響を防ぎ、確実に不活性ガスを発生させることができる。

また、ダクトに流路断面積を調整可能なダンパが設けられるので、ダクト内に屋外の外風圧の強度に応じた流路断面積の開口を形成して、不活性ガス発生時の屋内空間の圧力上昇を確実に防止し、不活性ガスを確実に所定時間にわたって放出することができ、また屋内空間の過大な圧力上昇を抑制して建物の破壊を防ぐことができる。

また本発明によれば、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトの屋外空間に臨む開口にガラリが設けられるので、開口の流路断面積を減少させ、排気される気流の流速を高くすることができる。

本発明の実施の第１の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１の全体構成を模式的に示す断面図である。 抜圧装置１のダクト３の一部を示す拡大断面図である。 風速に対する区画内圧力の変化を示すグラフである。 本発明の実施の第２の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ａのダンパ１２の設置部位付近を示す拡大断面図である。 本発明の実施の第３の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｂの全体構成を示す断面図である。 本発明の実施の第４の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｃの全体構成を示す断面図である。 本発明の実施の第５の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｄの全体構成を示す断面図である。 本発明の実施の第６の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｅの全体構成を示す断面図である。 本発明の実施の第７の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｆの全体構成を示す断面図である。

図１は、本発明の実施の第１の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１の全体構成を模式的に示す断面図である。屋内空間である消火対象区画２は、コンクリート構造の建物９内のたとえば屋内駐車場であって、建物９を構成するスラブ１０ａ，１０ｂや内壁１１ａ，１１ｂなどによって仕切られている。消火対象区画２と屋外空間８とはダクト３によって連通される。屋外空間８に臨むダクト３の開口４は、建物９の外壁１２に固定される。

消火対象区画２において、火災が発生した場合には、１分間の間、消火対象区画２の区画内容積Ｖの約５０％の容積に安全率である１．５を乗じた容積である０．７５Ｖに相当する不活性ガスである窒素ガスが消火対象区画２内に放出される。このように大量の窒素ガスが短時間に放出されると消火対象区画２内の圧力が上昇し破壊するおそれがある。消火対象区画２内の圧力上昇を防止するために、避圧口であるダクト３の設置が必要になる。

図２は、抜圧装置１のダクト３の一部を示す拡大断面図である。ダクト３は、消火対象区画２から屋外空間８へのガスの流れ方向Ａに垂直な断面形状が長方形または円形である２つの直管部７ａ，７ｂ間に、各直管部７ａ，７ｂよりも流路断面積を減少させた絞り部５が屋外空間８から屋内空間である消火対象区画２へ向かう気流の風圧に抗して消火対象区画２から屋外空間８に向けて気流を発生させる抗風圧部として設けられる。絞り部５の流れ方向前後で各直管部７ａ，７ｂとの間には、絞り部５と各直管部７ａ，７ｂとを繋ぐ流路抵抗低減部である拡大部６ａ，６ｂとが設けられる。

屋外空間８に臨んで開口する開口４に、この開口４から排出される気流よりも高い流速で屋外空間８から風が吹き付けると、消火対象区画２から排出される気流は、屋外空間８から消火対象区画２へ押し戻されてしまう。そのために、消火対象区画２から排出される気流の流速は、屋外空間８から吹き付ける風の流速よりも高い部分が必要となる。屋外空間８から吹き付ける風の流速は、不活性ガス消火設備１が設置される地域の過去１０年間程度の最大風速が考慮される。

絞り部５における消火対象区画２から排出される気流の流速が、屋外空間８から吹き付ける風の流速の絶対値よりも大きくなるように、絞り部５の形状が決定される。一方の拡大部６ａは、一方の直管部７から絞り部５へ流路断面積が徐々に減少し、また他方の拡大部６ｂは絞り部５から他方の直管部７ｂへと流路断面形状が徐々に増加する断面変化によって、消火対象区画２から屋外空間８へ流れるガスの圧力損失を抑制し、流路抵抗を低減するためのものである。

このような拡大部６ａ，６ｂ間に絞り部５を介在させることによって、絞り部５から他方の拡大部６ｂを介して屋外側の直管部７ｂ内へ放出されるガスの流速を、前記屋外側の直管部７ｂ内を消火化対象区画２に向けて流入しようとする風の流速の絶対値よりも大きくして、突風などの外風圧によって他方の直管部７ｂ内を前記消火対象区画２に向けて流入しようとする流れに抗して、消火対象区画２から排出される気流が屋外空間８から消火対象区画２へ押し戻されてしまうことを防止し、火災時に消火対象区画２内で不活性ガスである窒素ガスが放出されても、消火対象区画２内のガスを突風などの外風圧にかかわらず、ダクト３によって屋外空間８へ放出することができる。

参考までに前記ダクト３の絞り部５、各拡大部６ａ，６ｂおよび各直管部７ａ，７ｂの寸法について述べると、絞り部５は、縦幅５００ｍｍ、横幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍであり、消火対象区画２側の一方の直管部７ａは、縦幅１０００ｍｍ、横幅１０００ｍｍ、長さ４０ｍであり、屋外空間８側の他方の直管部７ｂは、縦幅１０００ｍｍｍ横幅１０００ｍｍ、長さ２０ｍであり、各拡大部６ａ，６ｂは、上下各５度の傾斜で各直管部７ａ，７ｂと絞り部５の管軸方向両端部とを接続する四角錘台の筒体であって、管軸方向の長さはそれぞれ約２８６０ｍｍである。

図３は、風速に対する区画内圧力の変化を示すグラフである。横軸は風速（ｍ／ｓ）を示し、縦軸は区画内圧力（Ｐａ）を示す。ラインＬ１は、屋外空間８から吹き付ける風の風速に対する圧力を示し、ラインＬ２〜Ｌ４は区画強度を示す。区画内圧力とは、消火対象区画２の区画強度を示し、具体的には建物の壁およびスラブなどの強度に相当する。たとえば、区画内圧力が６００（Ｐａ）の場合に、風速が１５（ｍ／ｓ）であれば、ダクト３の設計可能な流路抵抗はＰ_１＝４６４（Ｐａ）であるが、風速が２５（ｍ／ｓ）であれば、設計可能な流路抵抗はＰ_２＝２２２（Ｐａ）となる。風速が高くなると設計可能な流路抵抗の範囲は減少し、区画内圧力が低いものほど設計可能な流路抵抗の範囲が狭くなることを示す。

図４は、本発明の実施の第２の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ａのダンパ１２の設置部位付近を示す拡大断面図である。なお、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施の形態の不活性ガス消火設備の抜圧装置１ａのダクト１１には、流路断面積を調整可能なダンパ１２が設けられる。ダンパ１２を調節することによってダンパ１２の開口１３の流路断面積を減少させることができる。消火対象区画２から排出される気流のダンパ１２の開口１３における流速が、屋外空間８から吹き付ける風の流速よりも高くなるようにダンパ１２の開口１３の流路断面積を設定することによって、消火対象区画２から排出される気流が屋外空間８から消火対象区画２へ押し戻されてしまうことを防止することができる。

図５は、本発明の実施の第３の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｂの全体構成を示す断面図である。ダクト配管上の制約によって、単管のダクトで消火対象区画２２と屋外空間８とを連通させることができない場合にはダクト２３を分岐して外部空間に臨む開口を複数個設けることができる。消火対象区画２２からダクト２３に流入した気流は途中で２方向に分岐する。気流の一部は、ダクト２３の流れ方向を維持してダクト２４に流入し建物の外壁に設けられた開口２６から排気される。残余の気流は、ダクト２３の流れ方向と垂直方向に向きを変えてダクト２５に流入し、図示しない建物の屋上に設けられた開口から排気される。このようにダクト２３を分岐することによってダクトの有効開口部を確保することができる。開口２６にはガラリ２７が備えられるので、開口部２６の流路断面積が減少し、排気される気流の流速を高くすることができる。

図６は、本発明の実施の第４の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｃの全体構成を示す断面図である。消火対象区画３２からダクト３３に流入した気流は、途中で３方向に分岐する。気流の一部は、ダクト３３の流れ方向を維持してダクト３４に流入し建物の外壁に設けられた開口３６から外部空間に排気される。残余の気流は、ダクト３４と並列に配置されるダクト３５ａおよび３５ｂに流入し開口３７ａおよび３７ｂから排気される。ダクト配管上の制約がある場合に、このようにダクト３３を分岐することによってもダクトの有効開口部を確保することができる。

図７は、本発明の実施の第５の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｄの全体構成を示す断面図である。消火対象区画４２を仕切り壁で仕切って、たとえば床下の空間４２ｂと天井裏の空間４２ｃを設ける場合には、消火対象とされる空間は空間４２ａに空間４２ｂと空間４２ｃとを加えた３箇所となる。不活性ガスは、各々３箇所の空間に放出されるので、各々の空間から気流を排気させる必要がある。

消火対象とされる各々の空間には、気流を排気するためのダクト４３ａ、ダクト４３ｂおよびダクト４３ｃの開口が同一方向に設けられる。ダクト４３ａ、ダクト４３ｂおよびダクト４３ｃは、並列に配置される。ダクト４３ｃの下流側でダクト４３ｃに集合し、ダクト４３ｃの流れ方向を維持して単管のダクト４４に接続される。複数の空間に不活性ガスが放出される場合には、各々の空間から排気させるダクトを単管のダクト４４に集合させて排気させることができるので、狭いスペースにおいてもダクトを設置することができる。

図８は、本発明の実施の第６の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｅの全体構成を示す断面図である。消火対象区画５２内の流体を排気するためにダクト５３とダクト５４とが設置され、ダクト５３とダクト５４とは、消火対象区画５２から互いに逆方向あるいは、風の吹いていない他方向に設置される。これらのダクト５３，５４は、風の流れに対向する側に開口する一方のダクトに対して、他方のダクトは風の流れに対して下流側に臨んで開口するように設置されていればよい。ダクト５３の開口５５が設けられる外壁と、ダクト５４の開口５６が設けられる外壁とは建物の表裏の関係にある。排気ダクト５３，５４をこのように配置することによって、開口５５および開口５６の双方からダクト内に屋外空間８から風が吹き付けることを低減することができる。

図９は、本発明の実施の第７の形態である不活性ガス消火設備の抜圧装置１ｆの全体構成を示す断面図である。消火対象区画６２内の流体を排気するために設置されるダクト６３は、消火対象区画６２のスラブ６６から鉛直に立ち上がり建物の屋上６５に開口６４を有する。開口６４は屋上６５と同一平面上に設けられず、屋上６５から突出して設置される。屋上６５から突出して設置される開口６４の周囲を覆うように防風壁６７が屋上６５に設置される。防風壁６７の高さは、開口６４よりも高くなるように設置される。開口６４の周囲は防風壁６７によって囲まれているので、開口６４からダクト６３内に風が吹き付けることを低減することができる。

このように、消火対象区画２の不活性ガス発生時に、消火対象区画２が設置される屋内空間と屋外空間８とを連通するダクト３に、屋外空間８から屋内空間へ向かう気流の流速よりも高い流速で屋内空間から屋外空間８に向けて気流を発生させる絞り部５が設けられるので、ダクト内を流れる気流に対する風圧の影響を抑制して、建物への構造的悪影響を防ぎ、確実に不活性ガスを発生時にダクトを介して消火対象区画２内の圧力を抜くことができる。

さらに、ダクト３内に拡大部６ａ，６ｂが設けられるので、屋内空間から屋外空間８までのダクト３による経路が長い場合であっても、排出されるガスに対する流路抵抗を可及的に少なくして、確実に屋内側のガスを屋外空間８へ導き、不活性ガス放出時の屋内空間内の圧力上昇を抑制し、屋内空間を規定する建物９の破壊を防止することができる。

さらに、ダクト１１に絞り部５として流路断面積を調整可能なダンパ１２が設けられるので、ダクト１１内に屋外の外風圧の強度に応じた流路断面積の開口１３を形成して、不活性ガス発生時の屋内空間の圧力上昇を確実に防止し、不活性ガスを確実に所定時間にわたって放出することができ、また屋内空間の過大な圧力上昇を抑制して建物９の破壊を防ぐことができる。

本発明は次の実施形態が可能である。
（１）不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトに、前記不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させる抗風圧部が設けられることを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置。

抗風圧部によってダクト内を屋内空間から屋外空間へ向かって流れる気流の排出口に、突風などによって高い風圧が作用しても、この風圧に抗して前記ダクト内を屋内空間から屋外空間へ向かって気流を生じさせ、確実に排気することができる。

（２）前記ダクトには、屋内空間から屋外空間へ排出される気流の圧力損失を低減するための流路抵抗低減部が設けられることを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置。

ダクトに流路抵抗低減部が設けられるので、屋内空間から屋外空間へ排出される気流の抗風圧部による圧力損失の増大を抑制し、ダクトの排出経路長が長い場合であっても、屋内空間から屋外空間までの間にガスの排出圧力が低下してしまうことが防がれ、より大きな外風圧に抗して確実に屋内側のガスを屋外へ排出することができる。

（３）前記抗風圧部は、前記ダクトに設けられ、前記ダクト内の流路断面積を調整可能なダンパから成ることを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置。

ダクトにダンパが抗風圧部として設けられるので、ダクト内の流路断面積をダクトの屋外空間への開口部における外風圧の強度に応じた流路断面積に調整することができ、これによって外風圧の強度に応じて確実に屋内側からのガスを屋外側へ導いて排出することができる抗風圧部を実現することができる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 抜圧装置
２，２２，３２，４２，５２，６２ 消火対象区画
３，１１，２３，２４，２５， ダクト
４，１３，２６，３６，３７ａ，３７ｂ，５５，５６，６４ 開口
５ 絞り部
６ａ，６ｂ 拡大部
７ａ，７ｂ 直管部
１１，２３，２４，２５，３３，３４，３５ａ，３５ｂ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４４，５３，５４，６３ ダクト
１２ ダンパ
２７ ガラリ
４２ａ 空間
４２ｂ 床下の空間
４２ｃ 天井裏の空間
６５ 屋上
６６ スラブ
６７ 防風壁

Claims (2)

1. 不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトに、前記不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるダンパが設けられ、
   前記ダンパは、不活性ガス消火設備が設置される屋内空間から排出される気流のダンパの開口における流速が、屋外空間から吹き付ける風の流速よりも高くなるようにダンパの開口の流路断面積を設定できることを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置。
2. 不活性ガス消火設備が設置される屋内空間と屋外空間とを連通するダクトの屋外空間に臨む開口に、前記不活性ガス消火設備の消火ガス発生時に、前記屋外空間から屋内空間へ向かう気流の風圧に抗して屋内空間から屋外空間に向けて気流を発生させるガラリが設けられ、
   前記ガラリは、前記開口の流路断面積を減少可能なことを特徴とする不活性ガス消火設備の抜圧装置。

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