JP3647077B2

JP3647077B2 - 混合ガス消火設備

Info

Publication number: JP3647077B2
Application number: JP07737495A
Authority: JP
Inventors: 潤一岡田
Original assignee: Koatsu Co Ltd
Current assignee: Koatsu Co Ltd
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH08243186A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、消火対象区画内に消火剤を放出し、消火対象区画内の消火剤の濃度を消炎濃度以上に維持することによって消火するようにしたガス系消火設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消火対象区画内に消火剤を放出し、消火対象区画内の消火剤の濃度を消炎濃度以上に維持することによって消火するようにしたガス系消火設備として、消火剤に二酸化炭素やハロンガス等の不活性ガスを使用するようにしたものが実用化されている。
【０００３】
ところで、消火剤として二酸化炭素やハロンガス等の不活性ガスを使用する場合、これらの消火剤を加圧液化して高圧ガス容器からなる消火剤貯蔵容器に充填された状態で消火設備内に保管しておき、火災の際に、適宜の電気的手段又は空圧的手段を用いて、高圧ガス容器の容器弁を開放することにより、二酸化炭素やハロンガスを高圧ガス容器から配管を介して噴射ヘッドまで送り、噴射ヘッドから消火対象区画内に放出するようにしている。このとき、二酸化炭素やハロンガス等の不活性ガスは、噴射ヘッドまでは液体の状態で送られ、噴射ヘッドから消火対象区画内に放出された瞬間に気化して気体の状態となり、消火対象区画内に充満して火災を鎮圧する。
【０００４】
そして、これらの二酸化炭素やハロンガス等の不活性ガスを使用するガス系消火設備は、急速に火災を鎮圧できること、消火剤による消火対象区画内の汚染がほとんどないこと、電気の絶縁性を損なわないこと、消火剤が隙間から浸透して構造が複雑な消火対象に対しても強力な消火効果を発揮できること、消火剤の経年変化がなく長期に亘って一定の消火能力を有すること等の利点を有することから、石油関連施設、電気関連施設のみならず、一般の施設にも広く使用されている。
【０００５】
ところが、近年になって、オゾン層の破壊に関する問題が世界的な規模で提起され、ハロンガス等のハロゲン化炭化水素成分を含有する消火剤については、１９９４年１月に生産中止となり、事実上使用することができなくなった。これにより、アルゴン等の高価な希ガスを使用する特殊な消火設備を除くと、現在、ガス系消火設備において使用されている消火剤は、二酸化炭素のみであるということができる。
【０００６】
一方、この二酸化炭素を消火剤として使用する消火設備についても、以下の問題点があることが知られている。
(1) 消火時の消火対象区画内の二酸化炭素の設計濃度は、約３５％であり、この濃度では、万一消火対象区画内に人が存在していた場合、二酸化炭素の毒性（麻酔性）により人命に係わる事態が発生するおそれがある。
(2) 二酸化炭素は、火災の際、噴射ヘッドまでは液体の状態で送られ、噴射ヘッドから消火対象区画内に放出された瞬間に気化して気体の状態となるが、このとき、周囲から気化熱を奪うため室内の空気の飽和蒸気圧が低下し、空気中の水分が結露するとともに、静電気が発生する。これにより、室内は霧がかかった状態となり、人の避難及び救出並びに消火作業の障害になるとともに、結露及び静電気により電子機器の絶縁不良や故障が起こり、重大な二次災害が発生するおそれがある。
(3) 二酸化炭素は、密度が空気よりもはるかに大きいため、消火対象区画内に放出された二酸化炭素は、消火対象区画内の下部に滞留し消火効果が低下するほか、消火対象区画内の下部の開口部から外部へ散逸しやすい。
(4) 地球温暖化に関する問題が世界的な規模で提起されていることから、二酸化炭素もハロンガスと同様に、将来的には使用が制限される可能性がある。
【０００７】
本件出願人は、上記従来のガス系消火設備が有する多くの問題点を解決するために、先に窒素ガスを消火剤として使用する消火設備を提案した（特願平６ー３１２６９０号）。
ガス系消火設備の消火剤として窒素ガスを使用する利点は、以下のとおりである。
(1) 消火時の消火対象区画内の窒素ガスの設計濃度を二酸化炭素の場合と同程度まで高めた場合、消火対象区画内の酸素濃度は、約１４％にまで低下すると考えられるが、３０分程度までの短時間の曝露の場合、酸素濃度が約１２％以上あれば人体にはほとんど影響がないことが報告されていること、また、窒素ガス自体には毒性がないことから、万一消火対象区画内に人が存在していても、余裕をもって退避することができ、二酸化炭素の場合のように人命に係わる事態が発生することがない。
(2) 窒素ガスは、気体の状態で加圧して高圧ガス容器からなる消火剤貯蔵容器に充填された状態で消火設備内に保管されているため、火災の際、噴射ヘッドから消火対象区画内に放出されたとき、二酸化炭素の場合のように周囲から気化熱を奪うことがないため空気中の水分が結露することがなく、また、静電気が発生することもない。このため、室内の視界が悪化せず、人の避難及び救出並びに消火作業を支障なく行うことができるとともに、結露及び静電気の発生がないことから電子機器の絶縁不良や故障が起こることがない。
(3) 窒素ガスは、密度が空気と近いため、消火対象区画内に放出された窒素ガスは、消火対象区画内に偏りなく行き渡り、強力な消火効果を発揮する。
(4) 窒素ガスは、空気の主成分であることから、地球環境の点及び消火剤の安定供給の点で全く問題がない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス系消火設備の消火剤として窒素ガスを使用した場合も、以下の問題点があることがわかった。
(1) ガス系消火設備の消火剤としての窒素ガスは、加圧して高圧ガス容器に貯蔵された状態のものを使用するため、加圧液化して高圧ガス容器に貯蔵された状態のものを使用する二酸化炭素やハロンガスに比べて、同容積の消火対象区画の消火に要する高圧ガス容器の数が数倍必要となり、高圧ガス容器の大きな設置スペースが必要となる。
(2) 窒素ガスは、二酸化炭素と同様、ガス自体には消火能力を有さず、消火剤によって消火対象区画内の酸素濃度を低下させることによって消火する、いわゆる、酸欠消火であるため、ガス自体が消火能力を有するハロンガス（このため、ハロンガスは、消火対象区画内の酸素濃度を低下させることに加えて、ガス自体の消火性能力によって消火する、いわゆる、化学消火（燃焼反応抑制消火）であるということができる。）に比べて、深部火災、例えば、積層された紙や木材等の火災に対する消火性能が劣る。
【０００９】
本発明は、消火剤として窒素ガスを使用する場合を含む上記従来のガス系消火設備が有する多くの問題点を一挙に解決し、人、施設及び地球環境のすべてに対して安全で、実用的で、かつ消火剤の安定供給に将来的にも問題のないガス系消火設備を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の混合ガス消火設備は、消火対象区画内に消火剤を放出し、該消火対象区画内の消火剤の濃度を消炎濃度以上に維持することによって消火するようにしたガス系消火設備において、消火剤ガスとしての窒素ガス９０〜９８容積％に、
（ａ）Ｃ_ａＦ_２ａ＋ｂで表されるパーフルオロアルカン
（aは１〜６の整数、bは２又は０）
（ｂ）Ｃ_ｎＨ_ｍＦ_ｐで表されるハイドロジェノフルオロアルカン
（nは１〜６の整数、m及びpは１以上の整数、m+pは2n又は2n+2）
（ｃ）Ｃ_ｑＨ_ｒＦ_ｗＣｌ_ｘＢｒ_ｙＩ_ｚで表されるハイドロジェノフルオロハロゲノアルカン
（qは１〜４の整数、r及びwは１以上の整数、x、y及びzのうち少なくとも１つは０でない整数、x+w+x+y+zは2q又は2q+2、rはw+x+y+z以下）
の化合物の少なくとも１種類を合計１０〜２容積％の割合で混合した消火剤を使用することを要旨とする。
【００１１】
この場合において、パーフルオロアルカンとして、パーフルオロブタン（Ｃ₄Ｆ₁₀）を、ハイドロジェノフルオロアルカンとして、トリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）、へプタフルオロプロパン（Ｃ₃ＨＦ₇）又はペンタフルオロエタン（Ｃ₂ＨＦ₅）を、また、ハイドロジェノフルオロハロゲノアルカンとして、アイオドトリフルオロメタン（ＣＦ₃Ｉ）を使用することができる。
【００１２】
【作用】
ガス系消火設備における消火剤ガスとしての窒素ガス９０〜９８容積％に、オゾン層を破壊しないパーフルオロアルカン（パーフルオロブタン（Ｃ_４Ｆ₁₀））、ハイドロジェノフルオロアルカン（トリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）、へプタフルオロプロパン（Ｃ₃ＨＦ₇）又はペンタフルオロエタン（Ｃ₂ＨＦ₅））又はハイドロジェノフルオロハロゲノアルカン（アイオドトリフルオロメタン（ＣＦ₃Ｉ））（以下、これらを総称して「フッ素系化合物」という。）の少なくとも１種類を合計１０〜２容積％の割合で混合した混合ガス（以下単に「混合ガス」という。）を使用した場合、上記ガス系消火設備の消火剤として窒素ガスを使用した場合の利点に加え、その場合の、(1)高圧ガス容器の大きな設置スペースが必要となる、(2)深部火災に対する消火性能が劣る、という問題点を、ガス自体が消火能力を有するフッ素系化合物を添加、混合することにより解決することができる。
【００１３】
表１にフッ素系化合物の種類及び添加割合と混合ガスの消炎濃度の関係を、また、表２にフッ素系化合物の種類及び混合割合と混合ガス容器の必要本数を、それぞれ示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【表２】

【００１６】
この表１及び表２からも明らかなように、ガス自体が消火能力を有するフッ素系化合物を添加、混合することにより、混合ガスの消炎濃度を低く設定することができ、これにより、高圧ガス容器の設置スペースを小さくすることができるとともに、併せて深部火災に対する消火性能を向上することができるものとなる。
なお、混合ガスの消炎濃度を低く設定することができるため、消火対象区画内の酸素濃度を高めることができ、人に対する安全性をより向上することができる。
【００１７】
図１に５．８立方メートルの実験室内で４．５ＫＷの火災荷重に対して、窒素ガス（Ｎ₂）にトリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）を添加、混合した混合ガスを消炎濃度で放出した場合の、混合割合とフッ化水素ガス（ＨＦ）濃度の関係を、図２にトリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）が１００％の場合に発生するフッ化水素ガス（ＨＦ）の量を１としたときの、混合割合とフッ化水素ガス（ＨＦ）発生量の割合の関係を、それぞれ示す。
この図１及び図２からも明らかなように、フッ素系化合物の混合割合を１０〜２容積％の割合とすることによって、火災時にフッ素系化合物が熱分解して発生する有毒なフッ化水素ガス（ＨＦ）の量を抑制することができ、人に対する安全性を維持することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図３に、本発明の混合ガス消火設備の第１実施例を示す。
本実施例は、消火剤として混合ガスを使用したもので、混合ガスを加圧して高圧ガス容器に充填した状態（本実施例では、３５℃において、１５０Ｋｇｆ／平方ｃｍ）で消火設備内に保管することにより、消火剤貯蔵容器１として利用する。
消火設備内に保管する消火剤貯蔵容器１の本数は、消火剤貯蔵容器１に充填、貯蔵されている混合ガスの総量が、火災の際、消火対象区画６内の混合ガスの濃度を消炎濃度以上に維持することができる量となるように設定する。
【００２０】
各消火剤貯蔵容器１には、容器弁２を介して連結管３を接続し、さらに連結管３を１本の集合管４に接続し、この集合管４を消火対象区画６まで延設した主配管５に接続する。
消火対象区画６まで延設した主配管５を、消火対象区画６内に配設した枝管８に接続し、この枝管８を消火対象区画６内の適所に複数個配設した噴射ヘッド７に接続する。
【００２１】
火災の際には、手動又は自動操作によって、適宜の電気的手段又は空圧的手段を用いて、すべての消火剤貯蔵容器１の容器弁２を開放することにより、消火剤貯蔵容器１から混合ガスを、容器弁２、連結管３、集合管４、主配管５及び枝管８を介して噴射ヘッド７まで送り、噴射ヘッド７から消火対象区画６内に放出するようにする。
このとき、混合ガスは、消火剤貯蔵容器１に気体の状態で充填されているため、噴射ヘッド７から消火対象区画内に放出されたとき、周囲から気化熱を奪うことがないため空気中の水分が結露することがなく、また、静電気が発生することもない。
また、混合ガスは、密度が空気と近いため、消火対象区画内に放出された混合ガスは、消火対象区画内に偏りなく行き渡り、構造が複雑な消火対象に対しても強力な消火効果を発揮する。
【００２２】
図４〜図５に、本発明の混合ガス消火設備の第２実施例を示す。
本実施例は、複数の消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮを有する場合の混合ガス消火設備を示したものである。
なお、本実施例の場合、消火対象区画の数が前記第１実施例と異なるのみで、基本的な作用は、前記第１実施例と異なるところはない。
【００２３】
図４に示すように、各消火剤貯蔵容器１には、容器弁２を介して連結管３を接続し、さらに連結管３を１本の集合管４に接続し、この集合管４を各消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮまで延設した主配管５ー１，５−２，・・・５ーＮに接続する。
主配管５ー１，５−２，・・・５ーＮには、選択弁９ー１，９−２，・・・９ーＮを配設し、消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮに選択的に混合ガスを送るようにする。
消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮまで延設した主配管５ー１，５−２，・・・５ーＮを、消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮ内にそれぞれ配設した枝管８ー１，８−２，・・・８ーＮに接続し、この枝管８ー１，８−２，・・・８ーＮを消火対象区画６内の適所に複数個配設した噴射ヘッド７ー１，７−２，・・・７ーＮに接続する。
【００２４】
ところで、通常、各消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮは、その容積、が異なるため、当然、放出すべき混合ガスの量も異なる。
このため、主配管５ー１，５−２，・・・５ーＮの口径を各消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮの容積に応じて異ならせるほか、火災の際、消火対象となる消火対象区画６ー１，６−２，・・・６ーＮに対応した本数の消火剤貯蔵容器１が開放されるように混合ガス消火設備を構成する。
【００２５】
図５は、図４の混合ガス消火設備の詳細構造を示し、ここでは、消火対象区画が３区画の場合を例にして示している。
ここで、開放すべき消火剤貯蔵容器１の本数を、消火対象区画６ー１が５本、消火対象区画６−２が３本、消火対象区画６ー３が１本に設定することとする。なお、図中、９ー１，９−２，９ー３は選択弁、１０ー１，１０−２，１０ー３は選択弁開放装置、１１ー１，１１−２，１１ー３は起動用ガス容器、１２ー１，１２−２，１２ー３は起動用ガス容器開放用のソレノイドである。
また、図中、１３ー１，１３ー２，１３ー３は、選択弁９ー１，９−２，９ー３及び起動用ガス容器１１ー１，１１−２，１１ー３の開放をコントロールする起動用ガス管路で、選択弁開放装置１０ー１，１０−２，１０ー３に接続され、その途中の適所に不還弁１４ー１，１４−２，１４ー３，１４−Ａ，１４ーＢを配設する。なお、不還弁１４ー１，１４−２，１４ー３，１４−Ａ，１４ーＢの通過可能方向は、図の矢印の向きで表している。
消火剤貯蔵容器１及び連結管３の本数は、それぞれ３本である。
なお、これらの部材の末尾の数字１，２，３は、消火対象区画の末尾の数字１，２，３にそれぞれ対応している。
【００２６】
次に火災の際の動作について説明する。
いま、消火対象区画６ー１に火災が発生したとすれば、火災発見者がこの消火対象区画６ー１に対応する押釦（手動操作の場合）を操作すると、電気信号が起動用ガス容器開放用のソレノイド１２ー１に送られ、ソレノイド１２ー１が動作して起動用ガス容器１１ー１が開放される。
起動用ガス容器１１ー１が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置１０ー１に導入されて選択弁９ー１を開放してから、不還弁１４ー１を経て起動用ガス管路１３ー１を通り、不還弁１４ーＡ及び不還弁１４ーＢを通過して全ての容器弁２２に至って消火剤貯蔵容器１を５本とも開放する。
このとき、不還弁１４ー２及び不還弁１４ー３を通過することができないため、選択弁９ー２及び選択弁９ー３は開放されない。
これにより、開放された５本の消火剤貯蔵容器１から混合ガスを、容器弁２、連結管３、集合管４、選択弁９ー１、主配管５ー１及び枝管８ー１を介して噴射ヘッド７ー１まで送り、噴射ヘッド７ー１から消火対象区画６ー１内に放出するようにする。
【００２７】
また、消火対象区画６ー２に火災が発生したとすれば、火災発見者がこの消火対象区画６ー２に対応する押釦（手動操作の場合）を操作すると、電気信号が起動用ガス容器開放用のソレノイド１２ー２に送られ、ソレノイド１２ー２が動作して起動用ガス容器１１ー２が開放される。
起動用ガス容器１１ー２が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置１０ー２に導入されて選択弁９ー２を開放してから、不還弁１４ー２を経て起動用ガス管路１３ー２を通り、不還弁１４ーＢを通過して容器弁２２に至って消火剤貯蔵容器１を３本だけ開放する。
このとき、不還弁１４ーＡを通過することができないため、消火剤貯蔵容器１のうち２本は開放されない。
また、不還弁１４ー１及び不還弁１４ー３を通過することができないため、選択弁９ー１及び選択弁９ー３は開放されない。
これにより、開放された３本の消火剤貯蔵容器１から混合ガスを、容器弁２、連結管３、集合管４、選択弁９ー２、主配管５ー２及び枝管８ー２を介して噴射ヘッド７ー２まで送り、噴射ヘッド７ー２から消火対象区画６ー２内に放出するようにする。
【００２８】
また、消火対象区画６ー３に火災が発生したとすれば、火災発見者がこの消火対象区画６ー３に対応する押釦（手動操作の場合）を操作すると、電気信号が起動用ガス容器開放用のソレノイド１２ー３に送られ、ソレノイド１２ー３が動作して起動用ガス容器１１ー３が開放される。
起動用ガス容器１１ー３が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置１０ー３に導入されて選択弁９ー３を開放してから、不還弁１４ー３を経て起動用ガス管路１３ー３を通り、容器弁２２に至って消火剤貯蔵容器１を１本だけ開放する。
このとき、不還弁１４ーＢを通過することができない（したがって、当然、不還弁１４ーＡも通過することができない）ため、消火剤貯蔵容器１のうち４本は開放されない。
また、不還弁１４ー１及び不還弁１４ー２を通過することができないため、選択弁９ー１及び選択弁９ー２は開放されない。
これにより、開放された１本の消火剤貯蔵容器１から混合ガスを、容器弁２、連結管３、集合管４、選択弁９ー３、主配管５ー３及び枝管８ー３を介して噴射ヘッド７ー３まで送り、噴射ヘッド７ー３から消火対象区画６ー３内に放出するようにする。
【００２９】
以上、消火対象区画が３区画で、消火剤貯蔵容器１の本数が５本の場合を例にして説明したが、消火対象区画の数及び消火剤貯蔵容器１の本数並びに開放される消火剤貯蔵容器１の本数は、本実施例のものに限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定することができ、その要領も上記実施例と同様である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のガス系消火設備が有する多くの問題点を一挙に解決し、人、施設及び地球環境のすべてに対して安全で、高圧ガス容器の設置スペースや消火剤を含む消火設備のコストの点でも実用的で、深部火災に対する消火性能が優れ、フッ化水素ガスの発生量を抑制することができ、かつ消火剤の安定供給に将来的にも問題のないガス系消火設備を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混合ガスの混合割合とフッ化水素ガス濃度の関係を示す図である。
【図２】混合ガスの混合割合とフッ化水素ガス発生量の関係を示す図である。
【図３】本発明の混合ガス消火設備の第１実施例を示す図である。
【図４】本発明の混合ガス消火設備の第２実施例を示す図である。
【図５】第２実施例の詳細構造を示す図である。
【符号の説明】
１消火剤貯蔵容器
６消火対象区画
７噴射ヘッド

Claims

消火対象区画内に消火剤を放出し、該消火対象区画内の消火剤の濃度を消炎濃度以上に維持することによって消火するようにしたガス系消火設備において、消火剤ガスとしての窒素ガス９０〜９８容積％に、次の（ａ）から（ｃ）の化合物の少なくとも１種類を合計１０〜２容積％の割合で混合した消火剤を使用することを特徴とする混合ガス消火設備。
（ａ）Ｃ_ａＦ_２ａ＋ｂで表されるパーフルオロアルカン
（aは１〜６の整数、bは２又は０）
（ｂ）Ｃ_ｎＨ_ｍＦ_ｐで表されるハイドロジェノフルオロアルカン
（nは１〜６の整数、m及びpは１以上の整数、m+pは2n又は2n+2）
（ｃ）Ｃ_ｑＨ_ｒＦ_ｗＣｌ_ｘＢｒ_ｙＩ_ｚで表されるハイドロジェノフルオロハロゲノアルカン
（qは１〜４の整数、r及びwは１以上の整数、x、y及びzのうち少なくとも１つは０でない整数、x+w+x+y+zは2q又は2q+2、rはw+x+y+z以下）
パーフルオロアルカンとして、パーフルオロブタン（Ｃ_４Ｆ_１０）を使用することを特徴とする請求項１記載の混合ガス消火設備。
ハイドロジェノフルオロアルカンとして、トリフルオロメタン（ＣＨＦ_３）を使用することを特徴とする請求項１記載の混合ガス消火設備。
ハイドロジェノフルオロアルカンとして、へプタフルオロプロパン（Ｃ_３ＨＦ_７）を使用することを特徴とする請求項１記載の混合ガス消火設備。
ハイドロジェノフルオロアルカンとして、ペンタフルオロエタン（Ｃ_２ＨＦ_５）を使用することを特徴とする請求項１記載の混合ガス消火設備。
ハイドロジェノフルオロハロゲノアルカンとして、アイオドトリフルオロメタン（ＣＦ_３Ｉ）を使用することを特徴とする請求項１記載の混合ガス消火設備。