JP2014521478A - エアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】当該方法は爆発レリーフ装置の限られた変位のうち、爆発により生成した筒体とカバー部材との間の相対運動の強い運動エネルギーを全部消費し、強い爆発が緩やかにレリーフされることで、それに伴う強い発射反力により従業員を傷付けることを回避するとともに、カバー部材も大きい速度で飛び出し、意外事故や人間又は物に対する傷害をもたらすことを防止できる。
【解決手段】１）エアロゾル消火装置は爆燃を発生するとき、前記エアロゾル消火装置に適応する爆発レリーフ装置がエアロゾル消火装置の熱気流のジェット方向に限られた変位を発生するステップと、２）爆発レリーフ装置の末端がエアロゾル消火装置の縁に到達する時、爆発レリーフ装置が制限され、エアロゾル消火装置の熱気流ジェット方向に発生した変位を停止することで、エアロゾル消火装置の爆発レリーフと、発射反力の軽減の目的を達成するステップと、を含むエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、消火セキュリティ分野のガス消火技術に関し、特に爆発防止・圧力レリーフの方法に関するものである。

現在、既存の消火器は、燃焼速度の速い火工品を主な充填薬剤とし、推進薬を断熱材料により被覆してから、製品の内側管の底部に充填し、さらに内側管の前半部分に冷却材と内側管のカバー部材を設けてから、内側管の配置が完成される。製品は正常に動作するとき、推進薬が層順に燃焼することで大量なエアロゾル煙霧を生成し、これらの高温のエアロゾルは冷却材層により降温してから、噴出口より噴出し、火源に直接に作用して、消火の目的を達成する。しかし、被覆層の欠損や、火工推進薬の亀裂、或いはガス通路のひどい閉塞が生じる場合、筒体内の圧力の急速な上昇を起し、推進薬の爆燃になり、急速に上昇した高圧気体は前方に向かって急速にレリーフし、極めて高い速度で噴出口を衝突し打出して、大きな発射反力を引き起こす。強い発射反力により筒体が急速に後ろへ移動することで、作業員に対する大きな傷害になることがある。また、爆発がレリーフされてから、熱気流が筒体内に集積し、エアロゾル消火装置の内側管のカバー部材なども極めて高い速度で筒体から逸脱して、遠く飛び出し、他の意外事故になり、さらに集積した圧力が大きい場合、内側管の筒体の爆発などもっと厳重な事故になる可能性もある。

しかし、現在ほとんどのエアロゾル消火装置は上記課題を解決するための施策或いは方法がないので、爆燃により人間に対する傷害や他の傷害を避けようとしたら、既存のエアロゾル消火装置の構造或いは方法を改良しなければならない。

本発明は、既存のエアロゾル消火装置の爆燃後の強い発射反力によって人にもたらす傷害及び筒体の爆発或いは内側管部材が高速に飛び出すことによる他の傷害などの欠陥を解決するために、効果的に爆発を防止し圧力をレリーフできる方法を提供することを目的とする。

本発明は技術課題を解決するために採用する技術案は以下のとおりである。
エアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法であって、前記方法は以下のステップを含むことを特徴とする。

ステップ１：エアロゾル消火装置（１）は爆燃を発生するとき、エアロゾル消火装置（１）に適応する爆発レリーフ装置（２）が、エアロゾル消火装置（１）の熱気流のジェット方向に限られた変位を発生する。

ステップ２：爆発レリーフ装置（２）の末端がエアロゾル消火装置（１）の縁に到達する時、爆発レリーフ装置（２）が限られ、エアロゾル消火装置（１）の熱気流ジェット方向に発生した変位を停止することで、エアロゾル消火装置（１）の爆発レリーフの目的を達成する。

本発明の爆発レリーフ装置（２）は、摩擦層（７）と、接続ロッド（５）と、ガイド手段（６）、及びリミット装置（８）とを含み、ガイド手段（６）は接続ロッド（５）が移動する時スライドガイドを提供し、接続ロッド（５）はリミット装置（８）を介してエアロゾル消火装置（１）に固定し接続され、接続ロッド（５）の末端がエアロゾル消火装置（１）を逸脱しようとする時、リミット装置（８）によってそれに対してリミットする。

本発明のガイド手段は、接続ロッド（５）に固定し接続可能なガイドループ（１２）で又はエアロゾル消火装置（１）の外壁に配置し接続ロッド（５）をそれに沿ってスライド可能にするガイド槽であり、或いは接続ロッドをガイドできる他の構造であってもよい。

本発明のリミット装置（８）は、エアロゾル消火装置（１）の、噴出口が設けられる一つの端に配置される。

本発明の接続ロッド（５）の変位は３０〜８０ｍｍで、５０〜６０ｍｍが好ましいが、エアロゾル消火装置（１）の筒体（３）の大きさ及び薬剤量等によって適切に調整することができる。

さらに、本発明のリミット装置（８）は、エアロゾル消火装置（１）の噴出口側に固定し接続するフランジ（９）と、接続ロッド（５）を固定するジョー（１０）とを含み、フランジ（９）とガイドループ（１２）との間に、バッファ部材（１１）を配置してもよく、接続ロッドの末端或いはガイドループ（１２）とフランジ（９）とが衝突を発生するとき、衝突力を緩和して、運動エネルギーを消費することができる。

本発明のエアロゾル消火装置は、ポータブル消火装置或いは固定式消火装置などであり、推進薬爆燃がある消火装置であれば、本発明の方法により効果的に爆発を防止し圧力をレリーフすることができる。

本発明に記載の爆燃とは、火工品推進薬に裂け目又は破損が生じ、或いは外部の被覆が失効した後点火され、推進薬が極めて短い時間内に激烈に燃焼し、燃焼時間が通常の層順に燃焼する場合の十分の一ぐらいしかないことを言う。推進薬が爆燃してから、瞬時に大量な高圧熱気を生じる。

物理学の原理から分析すると、あるシステムが外力を受けない、或いは受けた外力のべクトルの合計はゼロである場合、このシステムの合計運動量は変わらないことは運動量保存則である。ある物体の初期状態は比較的静的であり、内力によりその形状或いは各部分の速度が変更する場合、当該過程には運動量保存則が適用される。計算式で表すと、
である。以上説明によると、ある比較的静的な物体は爆発が発生する時、その爆発前後の運動量が固定であるとともに、爆発前であるかそれとも爆発後であるかにもかかわらず、２つの状態において物体の各部分の（べクトル）運動量の合計はいずれもゼロである。ある比較的静的な物体は爆発が発生するとき、形成された破片や飛び出す方向は無限に多いものである。しかし、ベクトルの分解及び合成の原理により、本発明は爆発後の破片の運動方向をＸ、Ｙ、Ｚの三つの方向に分解することができる。この三つの方向において、爆発後の（べクトル）運動量保存の表現方式は
である。一人の人間を基準として、本発明は前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向と定義する。以下に説明する限られた爆発において、Ｙ、Ｚという２つの方向上の相対運動は主にガスの対向するオーバーフローであり、作業員に対する傷害がないため、本発明はＹ、Ｚという２つの方向についての検討を省略する。こうすると、上記爆発後の運動量保存則の計算式は
になる。

火工品が筒体（３）とカバー部材（４）との間に限られた爆発を発生する場合、措置を取らなければ、高圧ガスが急速に筒体（３）及びカバー部材（４）を＋Ｘと−Ｘ方向にそれぞれ推し進め、−Ｘ方向へ高速に移動する筒体（３）により従業員がひどく傷付けられる。これは爆発レリーフ措置を取っていない結果である。

本発明の爆発レリーフ方法の原理は、ニュートン第三法則と前述した運動量保存則であり、＋Ｘと−Ｘという２つの方向上に転化された運動エネルギーを限られた距離において出来る限り消費することで、カバー部材（４）は高い速度を得られず、遠くまで飛び出すこともないため、人間や品物を衝突しても傷付けることがなく、同様に筒体（３）によりその後に位置する操作者に傷害をもたらすこともない。運動エネルギーを消費し、筒体（３）とカバー部材（４）との間の相対的運動の速度を降下する方法は以下のとおりである。

１、本発明において、筒体（３）とカバー部材（４）との間には、所定の接続強度を有し、限られた爆発がこの接続強度、即ち接続ロッド（５）を固定するために折曲げて締め付けられたジョー（１０）を克服した場合こそ、筒体（３）及びカバー部材（４）がそれぞれ（爆発により）分けられることになる。克服する際に、この爆発により生成したエネルギーが一部消費される。ただし、当該接続強度があまりに強くなってはならなく、そうでない場合、筒体（３）及びカバー部材（４）からなるシステムは破片に爆破されるとともに、大きな損害になるからである。

２、筒体（３）とカバー部材（４）との間に相対的なスライドが発生する場合、それらの接触面の間に大きい摩擦係数を有する材料即ち摩擦層（７）を加えることで、二つの物体の間に相対的な変位を生じるとき、摩擦層（７）の摩擦力の働き（エネルギー消費）により爆発で生じた運動エネルギーがさらに消費される。

３、筒体（３）とカバー部材（４）が限られた距離をスライドしてから衝突が発生し、運動量法則によると、物体の運動量の増量は、受けられた合計外力のインパルスに等しく、即ちＦΔｔ＝Δｍｖ、或いはすべての外力のインパルスのべクトルの合計に等しい。この法則によると、本発明は、今低減させようとする速度は所定なもの、即ちΔｖは所定なものであり、相対運動の品質ｍも所定なものなので、筒体（３）とカバー部材（４）との間の衝突力Ｆを低減させようとしたら、それらの衝突時間Δｔを延ばすしかない。本発明において、筒体（３）とカバー部材（４）との間の衝突面にバッファ部材（１１）が配置され、二つの物体の衝突時間が延ばされ、二つの物体の間の衝突力が低減している。エネルギー消費から言えば、この措置は、２つの物体に対向して運動する運動エネルギーをバッファ部材（１１）の弾力エネルギーに転化することで、対向して運動する物体間の運動エネルギーが一部消費されるということである。

４、バッファ部材（１１）が限界まで押し付けられる場合、それに貯蔵する弾力エネルギーは一部レリーフされる。圧縮スプリングが限界まで圧縮されると跳ね飛ばすように、当該レリーフした弾力エネルギーは相互に押し合う筒体（３）とカバー部材（４）とをはね飛ばすことで、筒体（３）とカバー部材（４）との間の対向して運動する速度を低減し、運動エネルギーを一部消費することもできる。

５、本発明は筒体（３）の噴出口にストップ縁即ちフランジ（９）を設け、カバー部材（４）が筒体（３）の拘束を逸脱するには、このフランジ（９）を平らに引き伸ばさなければならない。平らに引き伸す中で、２つの物体が筒体（３）のフランジ（９）の歪みエネルギーを克服してワークすることで、２つの物体の間の最後の運動エネルギーが消費される。

本発明の提供するエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法は、上記５つの方法により爆発レリーフ装置の限られた変位のうち、爆発で生じた強い運動エネルギーをすべて消費或いは分散し、強い爆発による運動エネルギーを緩やかにレリーフ又は分散して、爆燃による強い発射反力で作業員を傷付けることを防止できる一方、推進薬が爆燃してからの熱気流を即時的且つ効果的に消費又は分散して、筒体内における圧力の集積による消火装置の筒体及びハウジングの炸裂を発生することを回避し、また、カバー部材が速い速度で飛び出すことで、意外事故を起こして、人間や品物に傷害をもたらすことがないように確保できる。

本発明に係わる爆発レリーフ装置の実施例の断面図である。 本発明に係わる爆発レリーフ装置の実施例の初期状態図である。 本発明に係わる爆発レリーフ装置の実施例の最終状態図である。

図面において、１―エアロゾル消火装置、２−爆発レリーフ装置、３―筒体、４―カバー部材、５―接続ロッド、６―ガイド手段、７―摩擦層、８―リミット装置、９―フランジ、１０―ジョー、１１―バッファ部材、１２―ガイドループである。

本発明のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法は、主に以下のステップにより実現される。

ステップ１：エアロゾル消火装置１は爆燃を発生するとき、当該エアロゾル消火装置１に適応する爆発レリーフ装置２がエアロゾル消火装置１の熱気流のジェット方向に限られた変位を発生する。

ステップ２：爆発レリーフ装置２がもうすぐエアロゾル消火装置１から逸脱しようとするとき、爆発レリーフ装置２が限られ、変位を停止することで、エアロゾル消火装置１から逸脱することを防止し、エアロゾル消火装置１の爆発レリーフの効果を達成する。

本実施形態において、既存のポータブル消火装置を例として、そのハウジングの内部に、筒体３及び筒体３の前端に配置するカバー部材４とを含む内側管が配置され、推進薬が筒体３の底部に配置され、推進薬が燃焼して生成したホットエアロゾルはカバー部材４の噴出口を介してレリーフし、消火する目的を達成するが、意外状況がある場合、推進薬が爆燃してから熱気流がカバー部材４を介してレリーフされる。

図１又は図２に示すように、本発明の爆発レリーフ装置２は摩擦層７、接続ロッド５、ガイド手段６及びリミット装置８を含む。本発明の爆発レリーフ装置２の摩擦層７が、接続ロッド５とエアロゾル消火装置１の内側管の筒体壁との間に配置し、接続ロッド５がガイド手段６にガイドされ、エアロゾル消火装置１の筒体の外壁に沿って、熱気流のジェット方向に変位を生じ、このとき、プラスチック又はゴム材料或いは他の大きい摩擦係数を提供できる弾力材料からなる摩擦層７がその自身の弾力により接続ロッド５と筒体３の外壁に摩擦抵抗を生じる。摩擦層７は一つの全体であってもよいし別々に複数に分けられたものであってもよく、具体的な応用環境及びテスト効果によって決定すればよい。本発明のガイド手段６は、接続ロッド５が移動する時それをガイドするものであり、接続ロッド５に固定し接続するガイドループ１２又は筒体３の外壁に配置し、接続ロッド５がその軸方向にスライド可能にするガイド槽或いはガイドレールであり、もしくは接続ロッドの移動をガイドできる他の構造であってもよい。ガイドループ１２を例として、ガイドループ１２は、さらに接続ロッド５と係合やコーキングや半田などの方式により一体に固定し接続してもよい。本発明のリミット装置８はエアロゾル消火装置１の内側管筒体３に噴出口の一端が配置されるもので、主にエアロゾル消火装置１の内側管に固定し接続するフランジ９又はボスと、接続ロッド５を固定させるジョー１０とを含み、フランジ９やボスとガイドループ１２との間、或いはフランジ９には、接続ロッド５の末端とエアロゾル消火装置１の筒体３の前端の衝突力を緩め、自身の弾力により運動エネルギーを一部消費できるバッファ部材１１が配置される。本発明のフランジ９は、主に消火装置が変位を発生するときそれに対するリミットをするものであり、その自身が一定の強度を有し、筒体３の衝撃力が大きい場合、その強度の抗力を克服することでさらに運動エネルギーが消費すされる。このため、上記一番目の目的又は上記２つの目的を達成可能な構造はいずれも本実施例のフランジ９と置き換え、もう一つの実施方式になることが可能である。上記フランジ９又はボスは、さらにガイド手段６のガイド槽と一体になるように配置されてもよく、接続ロッド５はリミット装置８のジョー１０を介してエアロゾル消火装置１の筒体３に固定し、ジョー１０の数は接続ロッド５の数によって決定でき、即ち接続ロッド５は２つ又は複数であってもよく、応用状況に応じて決定できる。

エアロゾル消火装置１が通常どおりにジェットするとき、熱気体はエアロゾル消火装置１の噴出口からレリーフして、過大な気流を生成しない場合、爆発レリーフ装置２は起動しなく、接続ロッド５がジョー１０により筒体３に固定されるため筒体３の軸方向に移動し変位を発生しない。薬剤爆燃を発生し生成した極高圧気体が筒体に集積し、カバー部材４と接続ロッド５を推し進め熱気流ジェット方向に移動するとき、接続ロッド５の末端が筒体３の前端に移動しエアロゾル消火装置１の筒体３を逸脱しようとするときまで、リミット装置８のジョー１０が強い衝撃力により滑り、この過程において運動エネルギーが一部消費される。このとき、接続ロッド５が筒体３の軸方向にスライドして、変位を発生し、移動する中で摩擦層７によりそれに対して摩擦抵抗を生成し、運動エネルギーが一部消費される。接続ロッド５の末端が筒体３の噴出口に達するとき、図３に示すように、筒体３に固定されるリミット装置８のフランジ９により接続ロッド５の末端が筒体３から逸脱することをストップして、この時、フランジ９とガイドループ１２との間に配置されるバッファ部材１１が働き、その自身の弾性により運動エネルギーを一部消費し、また接続ロッド５の末端とフランジ９との間の強い衝突力を緩めるとともに、衝突力がフランジ９の積載強度を超えた場合、フランジ９が弾力性又は塑性変形を発生し、さらに運動エネルギーを一部消費する。こうすると、全過程において、エアロゾル消火装置１の推進薬の爆燃により生成した強い熱気流の形成した運動エネルギーがすべて消費され、過大な発射反力を生じることなく、且つ熱気流が筒体３に多く集積することによる爆発を回避するとともに、爆発レリーフ装置２もエアロゾル消火装置１から逸脱しなく、人間及び品物に対する傷害をもたらすことを回避することができる。

本発明の接続ロッド５の変位は３０〜８０ｍｍで、５０〜６０ｍｍが好ましいが、エアロゾル消火装置１の筒体３の大きさ及び充填する薬剤量等によって適切に調整することができる。

本発明の爆発レリーフ装置は上記ポータブル式エアロゾル消火装置に限らず、固定式消火装置にも適用し、固定式消火装置においてもそれが内側管の筒体口に配置され、或いはさらに其他の類似する爆発防止（レリーフ）が要求される又は発射反力を減少しようとする製品又は場所に適用することもできる。

Claims (8)

1. エアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法であって、
   １）エアロゾル消火装置（１）は爆燃を発生するとき、前記エアロゾル消火装置（１）に適応する爆発レリーフ装置（２）が、エアロゾル消火装置（１）の熱気流のジェット方向に限られた変位を発生するステップと、
   ２）爆発レリーフ装置（２）の末端がエアロゾル消火装置（１）の縁に到達する時、爆発レリーフ装置（２）が限られ、エアロゾル消火装置（１）の熱気流ジェット方向に発生した変位を停止することで、エアロゾル消火装置（１）の爆発レリーフの目的を達成するステップと、
   を含むことを特徴とするエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
2. 前記爆発レリーフ装置（２）は、摩擦層（７）と、リミット装置（８）を介してエアロゾル消火装置（１）に固定し接続する接続ロッド（５）と、及び接続ロッド（５）が移動するとき、それをガイドするガイド手段（６）と、リミット装置（８）と、を含み、
   前記接続ロッド（５）の末端がエアロゾル消火装置（１）から逸脱しようとする時、リミット装置（８）によりそれをリミットすることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
3. 前記ガイド手段は、接続ロッド（５）に固定し接続するガイドループ（１２）である又はエアロゾル消火装置（１）の外壁に配置され接続ロッド（５）をそれに沿ってスライド可能にするガイド槽であることを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
4. 前記リミット装置（８）はエアロゾル消火装置（１）の噴出口が設けられる一つの端に配置されることを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
5. 前記接続ロッド（５）の変位は３０〜８０ｍｍであることを特徴とする請求項２、３又は４のいずれか一項に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
6. 前記リミット装置（８）は、エアロゾル消火装置（１）の噴出口側に固定し接続するフランジ（９）と、接続ロッド（５）を固定するジョー（１０）とを含むことを特徴とする請求項５に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
7. 前記フランジ（９）とガイドループ（１２）との間に、さらにバッファ部材（１１）が配置されることを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。
8. 前記エアロゾル消火装置（１）は、ポータブル式消火装置又は固定式消火装置であることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル消火装置の爆発レリーフ方法。