JP2022190720A - 狭隘領域に設置可能な自動消火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐圧容器を用いることなく、消火剤の噴射に要する炭酸ガスなどの加圧ガスの量を減じる事ができ、また狭い領域に設置できるように、全体の高さを抑える事のできる自動消火装置を提供する。
【解決手段】 火災時の熱によって消火剤を噴射させる自動消火装置であって、消火剤を充填してなる管状の消火剤容器と、当該消火剤容器の一端側に設けられた消火剤の噴射ノズルと、当該消火剤容器の他端側に設けられた、イニシエータとからなり、当該イニシエータは、火災時の熱によって、不活性ガスを消火剤容器内に放出させる自動消火装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は狭隘領域に設置可能な自動消火装置に関し、特に作動時において安定した出力で消火剤を吐出可能な自動消火装置に関する。

建物の消火設備として、天井取付型の自動消火装置が知られている。かかる自動消火装置は、消火液が充填されたドーナツ形状の消火液容器の下部に噴射ノズルを設け、このドーナツ形状の消火液容器の中心部に、炭酸ガスボンベと、熱を感知して炭酸ガスを消火液容器中に供給する感熱センサーからなるガス供給装置を備えたものが提案されている

そして従前においては、簡単に取り付けが可能であるとともに、メンテナンス性及びデザイン性に優れた自動消火装置として特許文献１（特開２０１８－４２７１４号公報）が提案されている。この文献では、天井に装着する自動消火装置であって、消火液が充填された消火液容器と該消火液容器内にガスを供給するためのガス供給装置を備え、消火液容器には、特定の圧力で消火液を下方に向けて噴射する噴射ノズルが設けられ、ガス供給装置には、炭酸ガスボンベと該炭酸ガスボンベ内のガスを放出させるための撃針装置が設けられ、撃針装置は、特定の温度を感知して動作する感熱センサーと、炭酸ガスボンベに間隔を保って対峙させて設置された撃針を備え、ガス供給装置は、天井の下部に天井面に沿って横向きに接続されるとともに、その下部に消火液容器が接続され、感熱センサーが特定の温度を感知して撃針装置を動作させることにより、炭酸ガスボンベのガスを消火液容器に供給して、噴射ノズルから消火液を下方に向けて噴射するように構成されている。

また従前においては、設置スペースを考慮した自動消火具も提案されている。例えば特許文献２（特開２０１８－１９６８３３号公報）では、周囲に限られたスペースしかない消火対象物の近くに長期間に亘ってメンテナンスフリーで設置することができ、且つ火災の際は火災を速やかに消火することができるコンパクトな自動消火具として、消火対象物の近くに設置し、該消火対象物から出火した場合、火災の熱と消火剤及び該不活性ガスの圧力によって容器の一部に噴出口を形成させ、消火剤及び該不活性ガスの圧力によって該噴出口から消火剤を噴出させて該火災を消火させる自動消火具であって、熱可塑性樹脂層にガスバリヤー層を積層したものからなるチューブ状の容器と、容器内に充填された消火剤と、容器内に加圧状態で充填された不活性ガスとを備えたものが提案されている。

特開２０１８－４２７１４号公報 特開２０１８－１９６８３３号公報

上述の通り、従前においても炭酸ガスボンベから放出される炭酸ガスの圧力によって、消火液容器内の消火液を噴射ノズルから噴出することは提案されている。しかしながら、当該特許文献１の自動消火装置は、炭酸ガスボンベから放出された炭酸ガスが、消火液容器内に充填された消火液の液面に作用することで、その下部中央部に設けられた噴射ノズルから消火液が噴射されるものである。そして当該消火液容器は扁平形状の円板型であることから、放出された炭酸ガスが作用する消火液の液面が広くなってしまい、高出力で消火液を噴射させるためには、大量の炭酸ガスが必要となり、また消火液容器の耐圧性も高める必要が生じる。

前記特許文献２では、限られたスペースに設置する為に、チューブ状の容器を使用した自動消火具を提案しているが、当該チューブ状の容器内には、不活性ガスが加圧状態で充填されていることから、耐圧性が必要である。また消火剤の噴出は、火災の熱によって機械的な強度が弱くなった部分の破裂によって生じた穴から行われることから、不活性ガスの圧力は、容器内の消火剤の液面全体に作用するものとなっていた。

そこで本発明は、耐圧容器を用いることなく、消火剤の噴射に要する炭酸ガスなどの加圧ガスの量を減じる事のできる自動消火装置を提供することを課題の１つとする。また本発明は狭い領域に設置できるように、全体の高さを抑える事のできる自動消火装置を提供することも別の課題とする。

上記課題の少なくとも何れかの課題を解決するべく、本発明ではホース、チューブ、パイプなどの管状の容器を使用し、当該管状の容器内に消火剤を充填して、一方の端部からガス圧を作用させて、他端部から消火剤を噴射するように構成した自動消火装置を提供する。

即ち本発明に係る自動消火装置は、火災時の熱によって消火剤を噴射させる自動消火装置であって、消火剤を充填してなる管状の消火剤容器と、当該消火剤容器の一端側に設けられた消火剤の噴射ノズルと、当該消火剤容器の他端側に設けられたイニシエータとからなり、当該イニシエータは、火災時の熱によって、不活性ガスを消火剤容器内に放出させるように構成することができる。即ち、前記噴射ノズルとイニシエータとは、管状の消火剤容器の軸方向端部に対向状に設けることが望ましい。

また、本発明に係る自動消火装置において、前記消火剤が充填された管状の消火剤容器内は常圧であって、前記噴射ノズルは、常には閉じており、前記イニシエータから放出された不活性ガスの圧力によって開いて前記消火剤を噴射させるように構成することができる。

また、本発明に係る自動消火装置において、前記消火剤容器は、チューブを螺旋状に巻いて外殻部材内に収容してなり、前記噴射ノズルは外殻部材の底面から露出させて設けることができる。かかる外殻部材は、当該自動消火装置の筐体として機能するものであり、仮に消火剤が漏洩した場合であっても、その流出を防ぐものが望ましい。

そして本発明では、前記課題の少なくとも何れかの課題を解決するため、上記本発明に係る自動消火装置を設置してなる建築物などの構造物を提供する。即ち、室内の天井面又は壁面に自動消火装置を設置してなる構造物であって、当該自動消火装置が、上記本発明に係る自動消火装置である、自動消火装置を設置してなる構造物を提供する。

本発明の自動消火装置は、消火剤を収容する容器として管状の消火剤容器を用いており、当該消火剤容器の一端側には消火剤の噴射ノズルを設け、当該消火剤容器の他端側には、火災時の熱によって不活性ガスを、消火剤容器の他端部側からその内部に放出させるイニシエータを設けている。この為、火災時には、その熱によってイニシエータが作動して、管状の消火剤容器内に、その端部側から不活性ガスを噴射させる。この噴射された不活性ガスのガス圧によって、管状の消火剤容器内の消火剤は、当該消火剤容器の一端側に設けられた噴射ノズルから噴射される。即ち、管状の消火剤容器内の消火剤は、ガス圧によって一端側から他端側に押し出されることになる。

従って、当該イニシエータが作動する前において、当該消火剤容器内は略常圧に維持することができることから、耐圧容器を用いる必要がない。また、イニシエータの作動時において、噴射される不活性ガスは、管状の消火剤容器の長さ方向に直交する向きにガス圧が作用することから、狭い面積にガス圧を作用させることができ、その結果、消火剤の噴射に要する炭酸ガスなどの不活性ガスの使用量を減じることができる。

更に、消火剤容器として、ホース、チューブ、パイプなどの管状の容器を使用していることから、曲折自在であって、狭い領域であっても自在に変形させて設置することができ、全体の高さを抑えた自動消火装置を提供することもできる。

第１の実施の形態に係る自動消火装置を示す正面図 第２の実施の形態に係る自動消火装置を示す（A）縦断面図、（B）平面図 自動消火装置を設置した構造物を示す正面図

以下、図面を参照しながら、本実施の形態にかかる自動消火装置１０と、これを設置した構造物６０を具体的に説明する。図１は第１の実施の形態に係る自動消火装置１０を示す正面図である。この図に示す自動消火装置１０は、液状の消火剤を管状の消火剤容器４０に充填しており、当該管状の消火剤容器４０の一端側には消火剤を噴射させる噴射ノズル３０を設け、当該管状の消火剤容器４０の他端側には、イニシエータ２５を設けている。

本実施の形態において、消火剤は略常圧で消火剤容器４０に充填されており、例えば２５℃（常温）で液体であって、沸点が少なくとも７５℃以下の消火作用を有する化合物を消火剤として使用することができる。かかる消火液は、「住宅用下方放出型自動消火装置の性能及び設置の基準」（平成６年３月９日付け消防予第５３号）の第１４条（消火薬剤）で規定されたものであれば制限なく用いることができるが、中でも強化液消火薬剤、特に、第１８条（表示）別表１、２に示される第三種浸潤剤等入水（強化液の２．６倍以上の消火性能を有するものに限る）を好適に用いることができる。強化液消火薬剤はアルカリ金属塩類の水溶液であり、水系で冷却効果が高く、人体に及ぼす影響が殆どない。また、強化液消火薬剤は水よりも比重が大きいため、霧状にして噴射した場合でも、火炎による上昇気流で舞い上がることなく確実に下方に向けて散布することができる。また当該消火剤は強化液消火薬剤として炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）を用いることが望ましい。これは炭酸カリウムを水に約１５質量％～４０質量％程度溶解させた強アルカリ水溶液であることから、当該消火剤を収容する容器（後述する消火剤容器４０）は、耐アルカリ性を有する材料、例えばポリ塩化ビニルなどの耐アルカリ性樹脂や、ステンレスなどの耐アルカリ性金属を用いることが望ましい。

そして上記消火剤は管状の消火剤容器４０内に常圧で充填される。本実施の形態では、当該消火剤容器４０としてポリ塩化ビニルからなるホース、又はステンレスパイプを用いることができ、望ましくは湾曲自在なものを使用する。狭い領域に設置する際に、当該領域空間に合わせて変形できるようにするためである。よって、ステンレスパイプを用いる場合はフレキシブルチューブを使用するのが望ましい。なお、当該消火剤容器４０は、その他にも塩化ビニルパイプを使用することができ、更に中空筒状であって長尺な金属性又は樹脂製の容器を用いることもできる。ただしこの場合でも、前記噴射ノズル３０とイニシエータ２５とは軸方向端部に対向させて配置することが望ましい。

かかる消火剤容器４０の内径や長さは、収容する消火剤の量、及び設置する空間の大きさによって適宜調整することができる。その一例を示せば０．５リットル以上、３リットル以下程度の強化液消火薬剤を収容可能に形成することができる。また当該消火剤容器４０の内径は１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下であることが望ましい。後述するイニシエータ２５から噴射される不活性ガスが作用する圧力単位面積をできるだけ小さくしながらも、消火に要する消火剤を迅速に噴射できるようにするためである。

また、当該消火剤容器４０は、消火器の作動時（即ち、消火剤の噴射時）において、イニシエータ２５から噴射された不活性ガスによって内部圧力が上昇する。従って作動維持における内部圧力の上昇に耐えることができる様に、当該消火剤容器４０は耐圧性を有するものを使用するのが望ましい。但し、当該容器内の圧力上昇は、消火剤の噴射によって解消し、且つ消火剤を噴射している僅かな時間である事から、当該消火剤容器４０の耐圧性は０．６Ｍｐａ以上であれば良い。

そして上記筒状の消火剤容器４０の一端側に設けられる噴射ノズル３０は、常には閉じており、前記容器内の圧力上昇に応じて消火剤を噴射できるものであれば、各種構造のものを使用することができる。具体的には、火災の発生に伴う自動消火装置１０の作動時に、消火剤容器４０の内圧によって破れて消火薬剤を通過させる封緘特殊膜を使用し、当該封緘特殊膜の破裂によって消火剤を放出するように構成することができる。かかる封緘特殊膜は、作動時の内圧で破裂すすると共に、消火剤を封止できる限りにおいて各種材料で形成することができる。当該噴射ノズル３０は液所の消火剤を広範囲に噴射するように散水ノズルとして形成することができる。

前記筒状の消火剤容器４０の他端側、即ち前記噴射ノズル３０を設けた側とは反対側の端部には、火災時の熱で消火剤容器４０内に不活性ガスを噴射させるイニシエータ２５を設けている。かかるイニシエータ２５は、集熱センサー２３によって周囲の温度を検知して、一定の温度になった時に動作する作動装置２２と、当該作動装置２２の作動によって放出する不活性ガスを充てんしたガスボンベ２１とで構成されている。本実施の形態に係る自動消火装置１０において、集熱センサー２３は７２℃の温度を検知した時に作動装置２２が動作するように構成している。かかる作動装置２２は集熱センサー２３が所定の温度を検知した時に、ガスボンベ２１の封緘部に対して撃針を発射するものとして構成しており、ガスボンベ２１は当該撃針の刺突によって封緘部が開口し、内部の不活性ガスを前記消火剤容器４０に噴射するように構成している。

当該ガスボンベ２１に充填する不活性ガスは、二酸化炭素、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを使用しており、当該不活性ガスも前記噴射ノズル３０から噴射することで、火災空間における酸素を遮断し、消火に貢献することができる。

以上のように構成した自動消火装置１０では、火災が発生して室温が上昇すると、作動装置２２の集熱センサー２３が当該温度を検知して、撃針によって前記ガスボンベ２１の封緘部を開口させる。これによってガスボンベ２１内の不活性ガスは、管状の消火剤容器４０の端部から当該消火剤容器４０内に案内され、当該容器の内部圧力を上昇させる。その結果、前記噴射ノズル３０の封緘特殊膜が破裂して、容器内の消火剤を噴射ノズル３０から放出させる。そして容器内の消火剤は、放出される不活性ガスに押されて勢い良く噴射ノズル３０から放出される、消火剤が全て放出された後においては、不活性ガスが放出されて、火災現場における酸素の遮断を行うことができる。これにより火災は迅速に鎮火することができ、延焼を迅速に阻止する事のできる、効果的な初期消火を実現することができる。

図２は第２の実施の形態に係る自動消火装置１０を示す（Ａ）縦断面図、（Ｂ）平面図である。特にこの実施の形態に係る自動消火装置１０は、外殻部材をも伴って構成しており、前記第１の実施の形態に示した自動消火装置１０を、当該外殻部材内に収容した構成としている。

本実施の形態において、当該外殻部材５１は扁平な円盤形状であって、その底面から前記イニシエータ２５と噴射ノズル３０を突出させて設けている。かかる外殻部材５１は、消火剤容器を収容する容器として形成する他、フレーム構造で形成することもできる。そして前記消火剤容器４０は、当該外殻部材５１内に螺旋状に巻いて収容することができる。その結果、全体の高さを抑えた自動消火装置１０を実現している。

特に当該外殻部材５１内に収容した管状の消火剤容器４０は、イニシエータ２５の接続部側を上側に存在させ、噴射ノズル３０が接続される端部側が下側に存在するように螺旋状に巻きまわしている。その結果、液状の消火剤容器４０も質量の軽い不活性ガスは、消火剤容器４０の上方から下方の噴射ノズル３０に向かって消火剤を押し出すように作用することができ、円滑な消火剤放出を実現することができる。

また本実施の形態に係る自動消火装置１０においては、前記消火剤容器４０には、輸送時等において過剰な圧力が生じて内圧が高まった場合に、初期噴射の強力にする目的で自動的に圧力を放出する為のリリーフ弁５０を設けている。かかるリリーフ弁５０を設けることにより、輸送時においても内部圧力が上昇して封緘特殊膜が開裂してしまう恐れを無くすことができる。そして建築物等の各種構造物に設置した後においては、当該リリーフ弁５０は、外殻部材５１内における高い位置に存在する事から、当該リリーフ弁５０よりも噴射ノズル５０側を空間にしておけば、当該噴射ノズル５０からの消火剤のリークを阻止することもできる。よって、本実施の形態では、前記封緘特殊膜は、リリーフ弁５０に設けることが望ましく、更に望ましくは噴射ノズル５０にも設ける。

そして当該外殻部材の上方には天井取付部材５２を設けており、当該天井取付部材５２によって、室内空間に簡単に設置する事ができる。特に当該自動消火装置１０は、質量が２ｋｇ～４ｋｇ程度であることから、天井面の補強を要することなく簡易に設置する事ができる。

図３は、本実施の形態にかかる自動消火装置１０を設置した構造物６０を示す正面図であり、（Ａ）は上記第２の実施の形態に係る自動消火装置１０を設置した状態を示している。かかる構造物６０においては、天井の内面に、前記自動消火装置１０を天井取付部材５２で固定している。かかる自動消火装置１０は特に電源などを要することなく作動可能である事から、特段の配線や配管を要することなく、モジュールとして室内に設置する事ができる。

また図３（Ｂ）は他の実施の形態に係る自動消火装置１０を天井面に設置した状態を示す正面図である。この実施の形態に示す構造物６０では、天井面の裏面（室内とは反対側）に消火剤容器４０を設置しており、前記イニシエータ２５と噴射ノズル３０は天井面から突き出て室内側に露出させている。そして消火剤容器４０は、フレームで構成された外殻部材５１に保持されている。このように構成した建築構造物６０では、天井面の高さはそのままに維持することができ、天井面の裏側も前記変形自在なチューブからなる消火剤容器４０を設置するのであるから、天井面の空間形状に合わせて消火剤容器４０を設置する事ができる。

以上のように構成した本実施の形態に係る自動消火装置１０は、消火剤容器４０をホースやチューブなどの管状物を用いて形成していることから、不活性ガスの圧力単位面積を最小にして、勢いよくかつ安定して消火剤を噴射可能な自動消火装置１０を実現することができる。また当該消火剤容器４０には、集熱センサー２３が一定の熱を感知した時に不活性ガスが送り込まれ内圧が高まるように構成されており、常には常圧で維持されていることから、特別な耐圧容器を用いる必要はない。特に当該自動消火装置１０は１０年程の長期にわたって気密状態を維持しなければならない事から、イニシエータ２５の利用によりその構造を簡易にすることができる。

なお、上記実施の形態に係る自動消火装置１０では、火災の検知として室内の温度を感知する集熱センサー２３を使用しているが、これに限らず、火災を検知できるセンサー２３であれば適宜使用することができる。例えば、差動式スポット型熱感知センサー、定温式スポット型熱感知センサーなどの様に熱を感知する他、光電式スポット型煙感知センサーや、光電式分離型煙感知センサーなどの煙感知センサー、或いは紫外線式スポット型炎感知センサー、赤外線式スポット型炎感知センサーなどの様に破砕時に発生する炎を感知するセンサーを使用することもできる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜設計や構造を変更する事も勿論可能である。

本発明の自動消火装置は、建築物などの構造物内における火災の初期消火装置として利用することができる。

１０ 自動消火装置
２１ ガスボンベ
２２ 作動装置
２３ 集熱センサー
２５ イニシエータ
３０ 噴射ノズル
４０ 消火剤容器
６０ 建築構造物

Claims (4)

1. 火災時の熱によって消火剤を噴射させる自動消火装置であって、
   消火剤を充填してなる管状の消火剤容器と、
   当該消火剤容器の一端側に設けられた消火剤の噴射ノズルと、
   当該消火剤容器の他端側に設けられた、イニシエータとからなり、
   当該イニシエータは、火災時の熱によって、不活性ガスを消火剤容器内に放出させることを特徴とする、自動消火装置。
   
2. 前記消火剤が充填された管状の消火剤容器内は常圧であって、
   前記噴射ノズルは、常には閉じており、前記イニシエータから放出された不活性ガスの圧力によって開いて前記消火剤を噴射させる、請求項１に記載の自動消火装置。
   
3. 前記消火剤容器は、チューブを螺旋状に巻いて外殻部材内に収容してなり、
   前記噴射ノズルは外殻部材の底面から露出させて設けられている、請求項１又は２に記載の自動消火装置。
   
4. 室内の天井面又は壁面に自動消火装置を設置してなる構造物であって、
   当該自動消火装置が、請求項１～３の何れか一項に記載の自動消火装置である、自動消火装置を設置してなる構造物。

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