JP2013169386A

JP2013169386A - 防火・消火方法及び防火・消火装置

Info

Publication number: JP2013169386A
Application number: JP2012036081A
Authority: JP
Inventors: Akimitsu Yoshikawa; 昭光吉川; Taikin Fukuda; 泰欣福田; Keita Ishihara; 慶大石原; Kyoji Anezaki; 教史姉崎
Original assignee: Yamato Protec Corp
Current assignee: Yamato Protec Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP5634418B2

Abstract

【課題】嫌水性物質と水との化学反応による発熱に起因する火災の発生を防止し、火災が発生した場合には消火を行う。
【解決手段】嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出し、嫌水性物質からの発熱を吸熱して防火又は消火を行う。嫌水性物質からの発熱をすべて吸熱することができるように、単位時間当たりの吸熱媒体の放出量を制御する。嫌水性物質が酸化カルシウムである場合は、吸熱媒体として水成膜泡消火薬剤を使用する。嫌水性物質４の温度を測定し、その温度の測定値が所定のしきい値を超える場合は、嫌水性物質４に対して吸熱媒体を放出し、嫌水性物質４の反応熱を吸熱する。吸熱媒体が嫌水性物質４の温度上昇を阻止することで、嫌水性物質４と接触している部分への着火を未然に防止することができるとともに、着火した場合は消火を行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、物質の発熱に起因する火災を防止するとともに、火災が発生した場合には消火を行う防火・消火方法及び防火・消火装置に関する。

発火性や禁水性の物質が貯蔵される貯蔵施設や、これらの物質が運搬される工場等においては、これらの物質からの発火を避けるために、種々の対策が講じられている。例えば、特許文献１に記載された防災設備においては、発火性や禁水性を有する物質の漏れを検出すると、その物質の供給路を遮断し、漏れた禁水性物質等を強制排出して触媒処理することにより、火災を未然に防止することとしている。

特開２００４−６５４９２号公報

しかし、雨漏りや外部からの水の侵入によって禁水性物質が水と化学反応を起こすと、禁水性物質が発熱し、その反応熱が禁水性物質と接触している部分にも伝わり、その部分の温度が上昇して着火温度に至り、火災を引き起こすおそれがある。例えば、生石灰（酸化カルシウム）がベルトコンベアのベルトに載せられて移動する工場においては、雨漏り等によって外部から侵入した水が生石灰にかかると、生石灰が発熱するため、生石灰に接触している可燃物であるベルトが着火するおそれがある。

また、生石灰と水との反応による発熱は、外部の酸素に因らないため、酸素を遮断したとしても、発熱を止めることができない。

一方、ガス系消火薬剤には冷却効果がなく、生石灰等の禁水性物質と水との反応を止めるのに有効なガスはない。また、粉末消火薬剤にも冷却効果がなく、生石灰と水との反応後に生成される消石灰（水酸化カルシウム）と薬剤とが熱分解して酸化物の反応による反応熱が発生することが予想される。このように、禁水性物質と水との間の反応熱は、現状の消火薬剤では止めることが困難である。

さらに、禁水性物質と水との反応に起因する火災だけでなく、何らかの方法によって非常に高温に熱せられた状態にある物質と水とが接触することによっても火災が生じうる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、その目的は、禁水性物質や状態によっては水と接触すると火災を引き起こすおそれのある危険な状態にある物質に起因する火災の発生を防止し、火災が発生した場合には消火を行うことにある。

第１の発明は、嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出し、前記嫌水性物質からの発熱を吸熱して防火又は消火を行う防火・消火方法に関する。この防火・消火方法においては、嫌水性物質からの発熱をすべて吸熱することができるように、単位時間当たりの吸熱媒体の放出量を制御することが望ましい。嫌水性物質が酸化カルシウムである場合は、吸熱媒体としては水成膜泡消火薬剤を使用することができる。

第２の発明は、嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出する吸熱媒体放出部を備えた防火・消火装置に関する。この防火・消火装置には、嫌水性物質又は嫌水性物質に接触している可燃物の温度を測定する温度測定部と、温度測定部において測定された温度が所定のしきい値を超える場合に、嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出させるように吸熱媒体放出部を制御する制御部とを少なくとも備えることが望ましい。

上記防火・消火方法及び防火・消火装置において、嫌水性物質には、消防法別表第１において第３類に分類される禁水性物質が含まれ、そのほかに、状態によっては、水と接触すると危険な状態にある物質も含まれる。

本発明に係る防火・消火方法は、嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出して嫌水性物質の発熱を吸熱するため、嫌水性物質の温度上昇を阻止することで、嫌水性物質と接触している部分への着火を未然に防止することができる。また、嫌水性物質からの発熱をすべて吸熱することができるように、単位時間当たりの吸熱媒体の放出量を制御することで、より確実に、火災の発生を防止するとともに消火を行うことができる。

本発明に係る防火・消火装置は、禁水性物質に対して吸熱媒体を放出する吸熱媒体放出部を少なくとも備えるため、上記防火・消火方法を実現するための装置として利用することができる。また、制御部にどのようなしきい値を設定するかによって、吸熱媒体が放出されるタイミングを制御することができるため、火災の予防及び消火を柔軟に制御することができる。

工場の一例を示す平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。防火装置の構成を示す説明図である。（ａ）は禁水性物質に水がかかる状態を示す説明図であり、（ｂ）は禁水性物質と水とが反応して発熱する状態を示す説明図であり、（ｃ）は禁水性物質と水との反応熱がベルトに達して着火に至る状態を示す説明図である。水と禁水性物質との反応による発熱の状態を示す説明図である。水蒸気が禁水性物質の反応熱を奪う状態を示す説明図である。泡の放出範囲を示す平面図である。実験結果を示すグラフである。

本実施形態では、ベルトコンベアによって運搬される禁水性物質の発熱を吸熱することにより火災を防止し、火災発生時には消火する場合について説明する。

図１に示す工場１は、壁面２ａ、床面２ｂ及び天井２ｃで囲まれたトンネル状の半閉鎖空間となっており、その内部には、図２に示すベルトコンベア３を利用した運搬設備が設置されている。

ベルトコンベア３は、運搬対象物を載せて移動する例えばゴム製の可燃物であるベルト３０を備え、図２に示すように、ベルト３０の幅方向の両端がスライド可能に支持されている。

図３に示すように、ベルト３０には、例えば生石灰等の禁水性物質４が多数載せられ、ベルト３０の移動とともに禁水性物質４が搬送される。工場１の内部には、禁水性物質４の発熱に起因する火災が生じるのを防止する防火装置５が配設されている。

防火装置５は、禁水性物質の温度を測定する温度測定部５０と、禁水性物質に対して吸熱媒体を放出する吸熱媒体放出部５１と、温度測定部５０において測定された発熱温度が所定のしきい値を超える場合に吸熱媒体放出部５１を作動させて禁水性物質に吸熱媒体を供給する制御部５２とを備えている。なお、温度測定部５０は、禁水性物質４に接触しているベルト３０の温度を測定するようにしてもよい。

温度測定部５０は、ベルト３０のスライドによって移動する禁水性物質４の上方に配設され、温度測定値は制御部５２によって監視されている。温度測定部５０としては、例えば熱電対を使用することができる。制御部５２は、例えばベルト３０が着火する危険性がある禁水性物質４の温度をしきい値として記憶しており、温度測定部５０における温度測定値とそのしきい値との上下関係に応じた処理を行う。

吸熱媒体放出部５１は、制御部５２からの指示に従い、ベルト３０上の禁水性物質４に対し、禁水性物質４の温度を下げるための吸熱媒体を放出する機能を有し、吸熱媒体を放出するためのヘッド５１ａを備えている。ヘッド５１ａは、複数の禁水性物質４に対して同時に吸熱媒体を放出できる放出範囲５１０を有している。ヘッド５１ａの数は、ベルト３０の長さ及びヘッド５１ａからの吸熱媒体の放出範囲に応じて調節する。吸熱媒体としては、例えば、吸熱対象の物質の性質に応じて、泡、ミスト、水蒸気等を使用することができる。

次に、防火装置５の動作について説明する。例えば図４（ａ）に示すように、天井２ｃが破損して破損部２０からの雨漏りによりベルト３０に載った禁水性物質４に水滴６がかかると、図４（ｂ）に示すように、禁水性物質４に発熱が生じる。例えば、生石灰1mol(56g)は、水1mol(18g)と反応すると、消石灰1mol(74g)を生成し、その際に65.2kJの熱を発する。そのときの反応式は、以下のとおりである。
CaO ＋ H₂O ＝ Ca(OH)₂ ＋ 65.2kJ ・・・反応式（１）

このようにして熱が発生すると、図４（ｃ）に示すように、その熱がベルト３０に伝わり着火して火災の原因となるため、ベルト３０の着火を未然に防ぐために、温度測定部５０が禁水性物質４の温度を常時測定する。そして、制御部５２が、予め定めたしきい値と温度測定値とを比較する。比較の結果、測定値の方が小さい場合は、温度監視状態に戻る。一方、測定値がしきい値以上である場合は、制御部５２は、吸熱媒体放出部５１に対し、吸熱媒体を禁水性物質４に対して放出する旨の指令を送る。また、ベルトコンベア３に対する禁水性物質の投入を停止する。

制御部５２からのかかる指令を受けた吸熱媒体放出部５１は、禁水性物質４に対して吸熱媒体、例えば泡を放出する。泡は、水を適切な倍率で発泡させた水成膜泡消火薬剤であり、例えば、水を97%、泡薬剤を3%の割合で混合させて泡を発生させる。

図５に示すように、禁水性物質４の上に降下した泡７が一定時間で還元して水になり禁水性物質４にゆっくりと浸潤すると、泡７から還元された水が禁水性物質４の表層４０で反応して発熱する。そして、図６に示すように、遅れて還元された水が水蒸気８となって蒸発し、反応熱を奪う。反応熱をすべて吸熱することができるバランス温度点が、水の蒸発温度である100℃となり、それ以上に温度が上昇しないように、泡７の放出量が図３に示した制御部５２によって自動的にコントロールされる。

例えば、上記反応式（１）より、生石灰3.1gが水1gと反応すると、反応熱が3.6kJ発生し、石灰を発熱させる。水による吸熱は、蒸発潜熱が2.25kJ/gであるから、3.6kJの熱を吸熱するためには、1.6gの水が必要となる。したがって、水1.6g／Sに相当する泡を吸熱媒体放出部５１から放出し続けることにより、吸熱と反応とがバランス温度点100℃においてバランスし、禁水性物質４の温度がベルト３０を着火させる温度以下に維持されるため、ベルト３０は着火には至らない。このように、発熱を止めるのではなく、発熱を吸熱することで、火災の発生を阻止することができる。また、火災が発生していたとしても、発熱を吸熱することで、消火することができる。さらに、物質からの発熱をすべて吸熱できる吸熱媒体の量を求めて単位時間当たりの吸熱媒体の放出量を制御することにより、火災の発生の防止または消火をより確実に行うことができる。

図７に示すベルトコンベア３において、吸熱媒体放出部５１からの泡７の放出範囲５１０の直径Lを4.2m、ベルト３０の移動速度を1.1m/sとすると、禁水性物質４が放出範囲５１０を通り抜ける時間は、約4秒となる。

吸熱媒体放出部５１のヘッド５１ａの泡の散布密度を6リットル/min・m²、ベルト３０の幅Wを1.5mとすると、１つの禁水性物質４が放出範囲を通り抜ける間に放出すべき泡の量は、以下のように導き出すことができる。
6リットル/min・m²×1.5m×4.2m×(4/60)min≒2.5リットル

以上のように、ベルト３０が着火する温度以下になるように反応熱を奪えば、火災が起こることはない。また、かりに火災が発生したとしても、吸熱が反応熱を上回るようにすれば、消火することもできる。

なお、上記実施形態では、ベルト３０が着火する危険性がある禁水性物質４の温度をしきい値として制御部５２に記憶させたが、しきい値は、火災発生直前まで吸熱媒体を放出しない場合、火災発生を確実に防止したい場合等、必要に応じて適宜設定することができる。

また、吸熱媒体を放出する対象は、吸熱媒体を用いて吸熱できる物質であれば、禁水性物質には限られない。例えば、高温の発熱体や、禁水性物質を内部に含む製品又は設備は、吸熱媒体によって発熱を吸熱することができるものであるため、これらも吸熱の対象となる。すなわち、吸熱の対象は、嫌水性物質であればよく、消防法別表第１において第３類に分類される禁水性物質のほか、状態によっては、水と接触すると危険な状態にある物質も含まれる。

例えば、温められて非常に高温となった状態の天ぷら油と水とが接触すると、水は瞬く間に蒸発しようとし、液体の水から気体の水蒸気へと状態変化が起きる際に、約１３００倍に体積膨張するため、一気に膨張した水蒸気が表面付近の油といっしょに大気に開放される。そして、この飛び跳ねた油が、周囲の可燃物を着火させ、火災に至る危険性がある。また、真っ赤に赤熱している鉄の塊等に大量の水をかけると、水の体積膨張により水蒸気爆発を引き起こすことがあり、この爆発に起因して、赤熱した鉄の破片または二次的に着火した可燃物の欠片等が飛散し、可燃物に着火する危険性もある。上記高温となった天ぷら油や赤熱している鉄は、状態によっては水と接触すると危険な状態にある嫌水性物質の例であり、このような危険な状態の物質に対して吸熱媒体を放出することにより、嫌水性物質からの発熱を吸熱して防火又は消火を行うことができる。

生石灰50gに泡5gを２回(0秒、210秒)投入した際の生石灰中の温度を熱電対により計測した。泡は、水成膜3%で倍率７倍のものを使用した。計測の結果は、図８に示すとおりであり、生石灰に1回目の泡投入を行うと、生石灰の温度が100℃まで上昇した後、温度が100℃以下に降下する。そして、その状態がその後も維持され、２回目の泡投入を行っても、温度が100℃を超えることはない。

１：工場２ａ：壁面２ｂ：床面２ｃ：天井２０：破損部
３：ベルトコンベア３０：ベルト
４：禁水性物質４０；表層
５：防火装置
５０：温度測定部
５１：吸熱媒体放出部５１ａ：ヘッド５１０：放出範囲
５２：制御部
６：水滴７：泡８：水蒸気

Claims

嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出し、前記嫌水性物質からの発熱を吸熱して防火又は消火を行う防火・消火方法。
前記嫌水性物質からの発熱をすべて吸熱することができるように、単位時間当たりの吸熱媒体の放出量を制御する
請求項１に記載の防火・消火方法。
前記嫌水性物質は酸化カルシウムであり、前記吸熱媒体は水成膜泡消火薬剤である請求項１又は２に記載の防火・消火方法。
嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出する吸熱媒体放出部を備えた防火・消火装置。
嫌水性物質又は嫌水性物質に接触している可燃物の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部において測定された温度が所定のしきい値を超える場合に、前記嫌水性物質に対して吸熱媒体を放出させるように前記吸熱媒体放出部を制御する制御部と
を少なくとも備えた請求項４に記載の防火・消火装置。