JP2021514282A

JP2021514282A - 消火器

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Publication number: JP2021514282A
Application number: JP2020566332A
Authority: JP
Inventors: ゴンティエ，ジル; マルラン，フレデリック
Original assignee: アリアングループ・エス・ア・エス
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-02-18
Also published as: WO2019162603A1; US20210101036A1; FR3077989A1; EP3755437A1; FR3077989B1; EP3755437B1; CN112004580A; US11383112B2; JP7308230B2

Abstract

本発明は、−消火剤を収容する貯蔵チャンバ（４）を画定する１つの団（２）と、−出口開口部（１０）を通して外部に消火剤を放出するために消火剤を加圧するように構成された１つのガス発生器（２０）と、を少なくとも備える消火器（１）に関するものであり、消火器は、出口開口部が噴霧ノズル（１８）を備え、消火剤が−１０℃未満の凝固温度を有し、−１０℃および１ｂａｒで取られる消火剤の飽和蒸気濃度が、１ｂａｒでのヘプタン火災についてＩＳＯ１４５２０規格に従って決定される消火剤の消火濃度未満であることを特徴とする。

Description

本発明は、低飽和蒸気圧を有する消火剤を含む消火器に関する。

発明の背景
低温環境での消火、すなわち−１０℃以下の温度での消火は、特に航空分野で、例えば航空機のナセルでの火災を消火したい場合に遭遇する問題である。

ハロン（特に、ハロン１３０１‐ＣＢｒＦ_３）は、現在、これらの温度で消火するための消火剤として使用されている。ハロンは、臭素を含有するハロゲン化化合物である。ハロンは、低温時であっても高い蒸気圧を有し、低温条件下であっても消火濃度よりも高いガス濃度を利用可能にするという利点を有する。各消火剤について、消火濃度は、この消火剤の供給者によって示される量を構成する。これは、所与の材料の燃焼に関連する火災を消火するために大気中に送達される消火剤の最小体積濃度を示す。消火濃度は、カップバーナーで試験することにより、ＩＳＯ１４５２０規格に従って一般的に評価される。消火濃度は、温度に依存しない量として与えられる。

しかしながら、ハロンは、オゾン層破壊の原因となる汚染物質であり、その使用は、さらに厳しい規制上の禁止を受けている。さらに、ハロンは２０３０年代にはもはや利用できなくなると予想される。したがって、消火剤としてのハロンの使用は、置換することが望ましい環境の観点から、不満足な一時的な解決策を構成する。

この点に関して、ハロンの有害な効果を有さない、異なる消火剤が開発されている。このタイプの消火剤は、低い飽和蒸気圧を有し、ハロンよりも環境を尊重する。低い飽和蒸気圧を有する既存の消火剤の一例は、ＦＫ‐５‐１‐１２である。また、これにはＮｏｖｅｃ（商標）１２３０という商品名も付けられている。消火剤は、公知の消火装置では、火災を消火するのに十分なガス濃度に達するように噴射ノズルを出るときに気化することによって作動する。現在、製造業者は、この有効濃度に達する前に薬剤が凝縮するよりも低い最低使用温度を指定し、したがって、もはや火を消すことができない。例えば、Ｎｏｖｅｃ（商標）１２３０の場合、供給者は、自社製品が−１０℃以下の温度では使用できないことを明示的に示す。この限界使用温度未満では、これらの消火剤の飽和蒸気の濃度は、それらの消火濃度未満である。この場合、既知の装置を用いて気体状態で噴射される消火剤は、温度が低すぎるときに火を消すのに十分な濃度で存在せず、したがって、この限られた使用温度が存在する。

したがって、飽和蒸気圧が製造業者によって広告された消火濃度未満である消火剤を用いて、低温で消火することを可能にする、利用可能な解決策を有することが望ましい。

また、ハロンを含む解決策よりも環境を考慮した、低温での消火溶液を利用可能にすることが望ましい。

発明の目的及び概要
本発明の目的は、第１の実施形態によれば、
‐ 消火剤を収容する貯蔵チャンバを画定する１つの本体と、
‐ 出口開口部を通して本体の外部に消火剤を放出するために消火剤を加圧するように構成された１つのガス発生器と、
を少なくとも備える消火器であって、
消火器は、出口開口部が噴霧ノズルを装備し、消火剤が−１０℃未満の固化温度を有し、−１０℃および１ｂａｒで取られる消火剤の飽和蒸気濃度が、１ｂａｒでのヘプタン火災に関するＩＳＯ１４５２０規格に従って決定される消火剤の消火濃度未満であることを特徴とする。

定義により、「−１０℃および１ｂａｒで取られた消火剤の飽和蒸気濃度」は、以下の比に等しい：［−１０℃での消火剤の飽和蒸気圧］／［１ｂａｒ］。

消火濃度は、２０１５年１２月に発行されたＩＳＯ１４５２０規格第３版に従って決定することができる。

本発明はまた、その目的として、第２の実施形態によれば、
消火剤を収容する貯蔵チャンバを画定する１つの本体と、
出口開口部を通して本体の外部に消火剤を放出するために消火剤を加圧するように構成された１つのガス発生器と、
を少なくとも備える消火器であって、
消火器は、出口開口部が噴霧ノズルを装備し、消火剤が、−１０℃未満の凝固温度および、−１０℃で７０ｍｂａｒ以下の飽和蒸気圧を有することを特徴とする。

以下、特に断らない限り、「−１０℃以下の温度」を「低温」と呼ぶ。

本発明は、上記の２つの実施形態において、消火の必要性に関して、低温で低い飽和蒸気濃度を有する消火剤を実施する。

第１の実施形態は、その目的として、１ｂａｒおよび−１０℃における飽和蒸気濃度が消火濃度未満である、任意の飽和蒸気圧を有する消火剤を有する。

第２の実施形態は、具体的には、その目的として、−１０℃で低い飽和蒸気濃度を有する消火剤を有する。したがって、消火剤は、低温での消火の必要性に関して低濃度の飽和水蒸気を有する。

したがって、これらの２つの実施形態では、消火剤が使用され、その使用は、気相では、−１０℃または−１０℃未満の温度で火災の消火を達成するには不十分である。

公知の消火装置とは異なり、本発明による消火器は、使用中に消火剤の小さな液滴から形成される霧を生成することを可能にする噴霧ノズルを実施する。噴霧ノズルは、それ自体公知の一種の吐出ノズルを構成する。空気流（カップバーナーまたは航空機ナセルの場合）の存在下で、発明者らは、微細な液滴が、低温で、ガス流によって火災ゾーンに向かって適切に輸送されたことに注目した。消火剤のこれらの液滴が小さいこと、したがって、大きすぎる液滴は、低温で火災ゾーンに輸送するのが困難であり、出口開口部の出口でまさに滞留部を形成する危険さえあり得るので、噴霧ノズルが使用されることが有利である。このように、噴霧ノズルを使用することによって、本発明は、消火剤の液相（小滴）と気相の両方が消火ゾーンに向かって輸送され、消火に関与するので、消火剤の製造業者によって示される限界使用温度未満で消火を達成することを可能にする。現行の気体システムとは異なり、本発明において、消火は、消火ゾーンに接触する前に、消火剤の二相流によって保証される。

したがって、本発明は、低飽和蒸気濃度を有する消火剤を使用しながら、低温での火災の消火を達成するための解決策を提供する。これは、従来技術において適切な解決策が現在提案されていない問題であり、低温で低濃度の飽和蒸気を有する消火剤の使用は、特定の供給者によって回避されることが明示的に示されている。

低温での消火の問題に対する解決策を提供することに加えて、本発明者らは、本発明による消火器によって低温で得られる消火性能が特に高く、特に、より高い温度で得られる消火性能よりさらに高いことに注目した。これにより、特に、低温で消火するために消火剤の濃度をより低くすることができ、したがって、消火器の質量を減少させることができる。

さらに、特に第２の実施形態に関連して、低い飽和蒸気圧を有する消火剤の使用は、揮発性が低く、したがって環境への影響が低いので有利である。

例示的な実施形態では、２０℃で得られる［消火剤の密度］／［消火剤‐空気表面張力］の比率は、１２０，０００ｓ^２／ｍ^３以上である。

このタイプの特徴は、形成される液滴のサイズを減少させ、低温で火に向かう流れによって輸送される消火剤の量をさらに増加させ、したがって消火の有効性を改善することを可能にする。

例示的な一実施形態では、消火剤は、−１０℃で２センチストークス以下の粘度を有する。

このタイプの特徴は、所与の流速の液剤を送達するのに必要な圧力を低下させ、それによって消火剤の火災ゾーンへの流れをさらに促進するために有利である。

例示的な実施形態では、ガス発生器は、３ｂａｒ以上、例えば７ｂａｒ以上の最大圧力を消火剤に加えるように構成される。

例示的な一実施形態では、噴霧ノズルは、−１０℃で５０μｍ以下のサイズの消火剤の液滴を生成することができる。

このタイプの特徴は、特に小さい液滴を使用しながら、低温での消火の有効性をさらに改善し、それによって火災を消火するための有効濃度を制限することを有利に可能にする。

特に、噴霧ノズルは、−１０℃で１０μｍ以下のサイズの消火剤の液滴を生成することができる。

１つの例示的な実施形態では、ガス発生器は、火薬式ガス発生器を含む。

火薬式ガス発生器の使用は、一方では、発生する圧力の温度に対する感度を制限し、他方では、時間の関数として消火剤に加えられる圧力の準一定のプロファイルを得るために、加圧ガスのボトルの使用に比べて有利であり、したがって、低温での消火の有効性をさらに改善する。

しかし、火薬式ガス発生器の使用が好ましいが、しかしながら、ガス発生器が加圧ガスのボトルを具備することは、本発明の範囲から逸脱しない。

例示的な一実施形態では、ガス発生器は、可動壁によって貯蔵チャンバから分離された加圧チャンバ内に存在し、ガス発生器は、消火剤を本体の外に放出するために、可動壁を移動状態に設定するように構成される。

変形例として、ガス発生器は、貯蔵チャンバ内に存在することができる。

本発明はまた、その目的として、上述の消火器を備えた航空機を有する。

本発明はまた、その目的として、−１０℃以下の温度を有する環境において火災を消火するための方法であって、上記のような消火器によって消火剤を放出する、少なくとも１つの工程を備える方法を有する。

特に、問題の火災は、−５５℃以下の温度を有する環境であり得る。

図面の簡単な説明
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、限定無しに与えられる以下の説明によって明らかになるであろう。

本発明による消火器の縦断面および例を模式的に示す。図２は、図１の消火器の一部の斜視図である。図１の消火器の例における、消火剤の放出中の可動壁の変位を示す。図１の消火器の例における、消火剤の放出中の可動壁の変位を示す。

実施形態の詳細な説明
図１に示すのは、本発明による消火器の一例である。

装置１は、長手方向軸線Ｘに沿って延在する本体２であって、消火剤（図示せず）が存在する貯蔵チャンバ４を画定する本体２を含む。消火剤は、液体状態で存在することができる。消火器が高温で使用される場合、消火剤は気体状態であり得る。放出開始前に、貯蔵チャンバ４は、ゼロでない自由容積（すなわち、消火剤を含有する液状媒体によって占められていないゼロでない容積）を有することができる。変形例として、貯蔵チャンバの全容積は、放出開始前に消火剤を含む液状媒体によって占められる。

例えば、ＦＫ‐５‐１‐１２またはＮｏｖｅｃ（商標）１２３０（ペルフルオロ‐４‐（トリフルオロメチル）‐３‐ペンタノン）は、使用可能な消火剤の例として挙げることができる。

例示的な一実施形態では、消火剤は、−１０℃で７０ｍｂａｒ以下の飽和蒸気圧を有することができる。ＦＫ‐５‐１‐１２は、特に、この条件を実証する。

消火剤は、−１０℃未満の凝固温度を有する。したがって、−１０℃で放出されるときには液体状態にある。消火剤の凝固温度は、特定の極端な場合には、特に−５５℃以下であり得る。

消火剤は、−１０℃で２センチストークス以下の粘度を有することができる。

また、本体２は、図示の例では、ガス発生器２０を備える加圧チャンバ５を画定する。図１の例では、ガス発生器２０は火薬式ガス発生器である。図示されていない変形例では、ガス発生器は、加圧ガスのカートリッジとすることができる。ガス発生器は、火薬が存在する少なくとも１つの凹部を備える。より正確には、図１に示す例では、ガス発生器２０は、加圧ガスを発生させるために火薬２３の燃焼をトリガするブースタ２７の燃焼を開始させることができるイニシエータ２６を含む。火薬２３は、モノリシックブロック又は粒状材料の形態とすることができる。火薬２３は、エアバッグ用のガス発生器に典型的に使用される火薬と同じ成分を有することができる。しかしながら、火薬２３は、意図された動作持続時間に適した寸法（すなわち、エアバッグ用のガス発生器に使用される火薬の寸法よりも大きい）を有する。ガス発生器２０に使用される可能性のある火薬成分は、特に、以下の文献に記載されている。米国特許第５６０８１８３号明細書、米国特許第６１４３１０２号明細書、仏国特許発明第２９７５０９７号明細書、仏国特許発明第２９６４６５６号明細書、仏国特許発明第２９５０６２４号明細書、仏国特許発明第２９１５７４６号明細書、仏国特許発明第２９０２７８３号明細書、仏国特許発明第２８９９２２７号明細書、仏国特許発明第２８９２１１７号明細書、仏国特許発明第２８９１８２２号明細書、仏国特許発明第２８６６０２２号明細書、仏国特許発明第２７７２３７０号明細書および仏国特許発明第２７１４３７４号明細書。ガス発生器は、１つ以上の火薬を含むことができる。ガス発生器２０は、イニシエータの端子に電流を印加することによって電気的に、又は機械的に（雷管によってトリガすることにより）トリガされることができる。機械的トリガの場合、点火ピンが点火装置を打撃する。いずれにせよ、点火装置の始動は、火薬２３の燃焼と、燃焼から生じるガスの解放とにつながる。

−１０℃以下の温度の媒体中での作動中、ガス発生器は、消火剤に、例えば３ｂａｒ以上７ｂａｒまでの最大圧力を加えるように構成されることができる。この最大圧力は、３ｂａｒ〜３０ｂａｒ、例えば７ｂａｒ〜３０ｂａｒに含まれることができる。当業者の一般的な知識は、所望の最大圧力値の適用を可能にするようにガス発生器を設計するのに十分である。

加圧チャンバ５は、図示した例では可動壁７によって貯蔵チャンバ４から分離されている。本体２は、図示の例では軸対称形状を有し、ここでは円筒状である。もちろん、本発明は、本体２のこのタイプの形状に限定されるものではない。本体２は側壁２ａを含み、側壁２ａは、本体２の長手方向軸線Ｘに沿って延び、貯蔵チャンバ４を取り囲む。また、本体２の側壁２ａは、加圧チャンバ５を囲んでいる。本体２はまた、第１の底壁２ｂならびに第２の底壁２ｃを含み、第１および第２の底壁２ｂおよび２ｃは、本体２を長手方向に画定する。第１の底壁２ｂは、貯蔵チャンバ４を画定する。第１の底壁２ｂは、ガス発生器２０の作動中に本体２の外部に消火剤を放出するように構成された少なくとも１つの出口開口部１０を有する。第２の底壁２ｃは、加圧チャンバ５を区画している。加圧チャンバ５は、可動壁７と第２の底壁２ｃとの間に位置している。貯蔵チャンバは、その一部では、第１の底壁２ｂと可動壁７との間に位置し、後者は貯蔵チャンバ４を区画する。

可動壁７は、金属材料、例えばアルミニウムなどから形成することができる。有利には、可動壁７は、装置１の製造方法をさらに単純化するために、単一の材料からなる。可動壁７は、貯蔵チャンバ４と加圧チャンバ５とを密閉状態で分離するように構成されている。可動壁７は、加圧チャンバ５内で発生したガスによって加えられる圧力を貯蔵チャンバ４内に存在する消火剤へ伝達させるように構成されている。可動壁７による、放出される消火剤への圧力の印加方向は、本体２の長手方向軸線Ｘに実質的に平行である。図示するように、可動壁７は、本体２の長手方向軸線Ｘに対して、例えば垂直に横方向に延在する。可動壁７は、貯蔵チャンバ４の内径Ｄ_ｓ全体に亘って延びている。また、可動壁７は、加圧チャンバ５で発生したガスによって加えられる圧力の影響を受けて破裂しないように構成されている。

また、装置１は、出口開口部１０を密閉するように遮断するダイアフラム１５であって、貯蔵チャンバ４内の圧力が所定の値を超えたときに、本体２の外部への消火剤の放出を可能にするように構成されたダイアフラム１５を備えることができる。言い換えれば、ダイアフラム１５は、第１の構成にあるときに、本体２の外側への消火剤の放出を防止するように構成される。また、ダイアフラム１５は、貯蔵チャンバ４の圧力が所定の値を超えたときの第２の構成において、このダイアフラム１５の第２の構成は、消火剤が通過して本体２の外部への放出を可能とするように構成される。ダイアフラム１５は、例えば、貯蔵チャンバ４内の圧力が所定の値を超えたときに消火剤を通すように構成された膜の形をとることができる。この場合、ダイアフラム１５は、例えば、アルミニウムまたはインコネル（登録商標）タイプの合金で作られた膜であってもよい。

噴霧ノズル１８は、装置１の出口開口部１０において装置に取り付けられている。

噴霧ノズルは、それ自体公知のノズルを構成する。これらは、例えば、５０μｍ以下、またはさらには１０μｍ以下のサイズを有する小さな液滴の生成を可能にするノズルである。

噴霧ノズル１８は、消火剤の小さな液滴を含む霧を生成することを可能にする。使用可能な噴霧ノズルの一例は、「ＤＦＮ噴霧ノズル」として、ＩＣスプレー社により販売されているノズルがある。このノズルの例では、−１０℃で５０μｍ以下のサイズの消火剤の液滴を生成することができる。

次に、図１および図２に示す装置の例による消火剤の放出方法を、図３Ａおよび図３Ｂに関連して説明する。

ガス発生器２０は、チャンバ５を加圧するために、まず初めに起動される。チャンバ５内に生成されたこの過剰圧力は、可動壁７によって貯蔵チャンバ４内に存在する消火剤に伝達される。貯蔵チャンバ４内の圧力に対して所定の値が達成されると、ダイアフラム１５は、本体２の外部へ出口開口部１０を通って消火剤が出ることを可能にする第２の構成に入る。

図３Ｂに示すように、可動壁７は、消火剤の放出を引き起こすために、第１の底壁２ｂに向かって移動するように設定される。可動壁７は、長手方向軸線Ｘに沿って移動するように設定される。

消火剤は、消火剤の微細な液滴の霧１９を得るために、噴霧ノズル１８によって消火器の外側へ放出される。

液状の液滴によって火を処理する事実は、消火剤の液滴の気化による、火のより良好な冷却を可能にする（消火剤の液相は、低温で高い気化エネルギーを有する）。これにより、高温よりも、低温でより良い消火効果が得られる。ＦＫ‐５‐１‐１２で行われた試験は、生成物の一部が液体の形態で火災ゾーンに輸送されるならば、低温での消火に必要な濃度の有意な減少を実証することを可能にした。

上述したように、本発明による消火器は、低温で火災を消火するのに特に適している。しかし、より高温で使用すると完全に動作する。これらの条件下で、薬剤は、通常、気体の形成で輸送されることができ、そしてまた、その気体の形成で消火する。

さらに、消火器を、１ｂａｒに等しいか、または１ｂａｒ未満の圧力の環境で使用することが可能である。

図示の例では、消火剤の放出中に、加圧チャンバ５の容積が増加し、貯蔵チャンバ４の容積が減少する。加圧チャンバ５の容積と貯蔵チャンバ４の容積との合計は、消火剤の放出中は一定である。可動壁７は、消火剤の放出中に変形することなく変位するように構成される。可動壁７はピストン効果を有する。また、加圧チャンバ５の側に位置する可動壁７の面は、生成されたガスの圧力を受けており、この圧力は、本体２の外部で消火剤の放出を可能とするために、貯蔵チャンバ４の側に位置する可動壁７の面に伝達されている。可動壁７は、その変位中に、図示の例では注射器のように本体２の外側に消火剤を放出する。

ピストンを有する消火器が消火剤の放出を可能にするために使用される例が、ちょうど記載された。しかしながら、例えば、ガス発生器を消火剤に接続する浸漬管を使用する、ピストンを有さない別のシステムを使用することは、本発明の範囲から逸脱しない。

加えて、上述のように、本発明は、火薬式ガス発生器の使用が好ましいが、加圧ガスのボトルを用いて実施することもできる。

「・・・と・・・の間に含まれる」という表現は、限界を含むと理解されなければならない。

Claims

温度−５５℃以下の環境における火災の消火方法であって、消火器（１）により消火剤を放出する少なくとも一つのステップを備え、該消火器が、
消火剤を収容する貯蔵チャンバ（４）を画定する１つの本体（２）と、
出口開口部（１０）を通して本体の外部に消火剤を放出するために消火剤を加圧するように構成された１つのガス発生器（２０）と、
を少なくとも備え、
出口開口部が噴霧ノズル（１８）を装備し、消火剤が−１０℃未満の固化温度を有し、−１０℃および１ｂａｒで取られる消火剤の飽和蒸気濃度が、１ｂａｒでのヘプタン火災に関するＩＳＯ１４５２０規格に従って決定される消火剤の消火濃度未満である方法。
温度−５５℃以下の環境における火災の消火方法であって、消火器（１）により消火剤を放出する少なくとも一つのステップを備え、該消火器が、
消火剤を収容する貯蔵チャンバ（４）を画定する１つの本体（２）と、
出口開口部（１０）を通して本体の外部に消火剤を放出するために消火剤を加圧するように構成された１つのガス発生器（２０）と、
を備え、
出口開口部が噴霧ノズル（１８）を装備し、消火剤が、−１０℃未満の凝固温度および、−１０℃で７０ｍｂａｒ以下の飽和蒸気圧を有する方法。
２０℃における［消火剤の密度］／［消火剤‐空気表面張力］の比率が１２０，０００ｓ^２／ｍ^３以上である、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
消火剤が−１０℃で２センチストークス以下の粘度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
ガス発生器（２０）が、消火剤に３ｂａｒ以上の最大圧力を加えるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
ガス発生器（２０）が、消火剤に７ｂａｒ以上の最大圧力を加えるように構成されている、請求項５に記載の方法。
消火剤がＦＫ‐５‐１‐１２である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
噴霧ノズル（１８）が、−１０℃で５０μｍ以下のサイズの消火剤の液滴を生成する、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
ガス発生器（２０）が、火薬式ガス発生器を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。