JP3686223B2 - 微噴霧消火システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数十μｍから数百μｍ程度の粒径の微噴霧水を火源に噴射して消火する微噴霧消火システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータルーム等の水損被害を起こすことのできない防護区画の消火設備として、微噴霧消火システムが使用されている。微噴霧消火システムは、消火用水を噴霧ヘッドに加圧供給し、数十μｍから数百μｍ程度の粒径の微噴霧を火源に向けて噴き付けることにより、水損を起すことなく確実に消火するシステムである。
【０００３】
従来、この種の微噴霧消火システムに使用する噴霧ノズルとして、異なる粒径の液滴を放射する消火液複合噴射ノズルが知られている（特開平８−２６６６７６号）。この噴射ノズルにあっては、ノズル中心より粒径７０μｍ以上４００μｍ以下の大粒径の消火液を噴射し、その周囲に粒径７０μ以下の小粒径の消火液を噴射させる。このように粒径を異ならせた消火液の複合噴射により、小粒径の微噴霧を中央の大粒径の噴霧の流れに乗せて火点に到達させ、火源を覆って窒息・冷却消火させている。
【０００４】
また従来の別の微噴霧消火システムにあっては、火災の進行程度に比例して、散水の粒径を霧状態の粒径から雨滴状態に変化させて散水させている（特開平８−２７６０２８号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
微噴霧消火システムの基本的な考え方は、消火に使用する液滴のサイズを小さくし、比表面積を大きくすることで蒸発を促進し、蒸発する際の蒸発熱を火災源から奪ったり、蒸気によって可燃ガスを希釈したり、酸素濃度を希釈したり、或いは噴霧圧力によって生成される噴流によって可燃性ガスを燃焼場から掃気するメカニズムで消火能力を高めることにある。
【０００６】
ここで、一定体積の水を噴霧ヘッドから噴射して微噴霧としたときの比表面積Ｓは、
Ｓ＝（表面積）／（体積）
で定義される。微噴霧とした液滴を球と見做し半径をｒとすると比表面積Ｓは、
Ｓ＝（４πｒ² ）／（４／３）（πｒ³ ）＝３／ｒ
となり、粒径ｒが小さい程、比表面積Ｓを大きくすることができる。
【０００７】
このため微噴霧消火システムにあっては、火源に噴射した微噴霧水を、火災による高温空間で、いかに効率よく蒸発させるかが重要なポイントになる。即ち、火源の規模、微噴霧の液滴サイズ、液滴の初期運動量、噴霧ヘッドと火源との相対位置等が消火能力を決定する大きなポイントとなる。
しかしながら、従来の微噴霧消火システムにあっては、噴射ヘッドから火災の炎によって熱対流が生成されている燃焼場に極小液滴を供給しても、熱対流によって蒸発すべき高温部までに運動量不足によって到達できず、高温空間での効率的な蒸発が行えずに消火に時間がかかる問題があった。
【０００８】
また鎮火しかかった小さな規模の火源に対して大きな液滴が散水されると、火災による液滴を蒸発させるための発熱量が不足し、液滴が蒸発しきれずに無効水として残り、水損を起してしまう問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で火災の規模に見合った最適な噴霧粒径による効率的な消火を可能とする微噴霧消火システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明にあっては、数十μｍから数百μｍ程度の粒径の微噴霧水を火源に噴射して消火する微噴霧消火システムに於いて、防護区画の天井面に設置され、大きな粒径の微噴霧を噴射する大粒径ヘッドと、大粒径ヘッドに隣接配置され、防護区画に、大粒径ヘッドよりも小さな粒径の微噴霧を噴射する小粒径ヘッドと、大粒径ヘッドと小粒径ヘッドに消火用水を供給する個別に設けた制御弁と、火災時、自動的に個別に設けた制御弁を交互に所定時間毎に繰り返し開閉制御し、大粒径ヘッドと小粒径ヘッドから時分割で交互に大きな粒径の微噴霧と小さな粒径の微噴霧を防護区画の範囲に噴射させる微噴霧制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで大粒径ヘッドは２００μｍ程度の比較的大きな粒径の微噴霧を噴射し、また小粒径ヘッドは５０μｍ乃至１００μｍ程度の比較的小さな粒径の微噴霧を噴射する。
このように本発明の微噴霧消火システムにあっては、比較的大きな噴霧粒径（約２００μｍ）の大粒径ヘッドと比較的小さな噴霧粒径（５０〜１００μｍ）の小粒径ヘッドを隣接して配置し、この２つのヘッドから時分割で交互に噴霧し、火源が大きければ大きな噴霧粒径の噴霧タイミングで効率良く消火され、また火源が小さければ小さな噴霧粒径の噴霧タイミングで効率良く消火され、確実な消火効果をもたらすと共に、水損が少なく且つ効率的な消火ができる。
【００１１】
更に噴霧粒径の異なる２つの噴霧ヘッドから交互に噴射するという簡単な構成で済み、低コストで容易に実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の微噴霧消火システムの一実施形態のシステム構成図である。図１において、コンピュータルーム等の防護区画４の天井面には微噴霧ヘッドユニット１が設置されており、本発明の微噴霧ヘッドユニット１としては、大粒径ヘッド２と小粒径ヘッド３を隣接配置した複合ヘッドとしている。大粒径ヘッド２は例えば２００μｍ程度の比較的大きな粒径の微噴霧を噴射する。
【００１３】
これに対し小粒径ヘッド３は、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度の比較的小さな粒径の微噴霧を噴射する。微噴霧ヘッドユニット１に設けている大粒径ヘッド２と小粒径ヘッド３に対しては、制御弁８，９のそれぞれを介して消火ポンプ５からの給水配管７が接続されている。
制御弁８，９としては、例えば電動弁や電磁弁を使用することができる。給水配管７の途中にはアキュームレータ１０が接続され、微噴霧ヘッドユニット１からの微噴霧の噴射に伴う加圧消火用水の変動を抑える蓄圧機能を果たしている。消火ポンプ５は、例えば水源水槽６の消火用水を汲み上げて、予め定めた規定圧力に加圧して給水配管７より微噴霧ヘッドユニット１側に供給する。
【００１４】
大粒径ヘッド２及び小粒径ヘッド３に対する給水配管７に設けられた制御弁８，９は、制御盤１１により開閉駆動される。制御盤１１に対しては防護区画４に設置した火災感知器１２からの信号線が接続され、また給水配管７に設けている圧力センサ１３の信号線も接続され、更に消火ポンプ５の駆動モータを接続している。
【００１５】
制御盤１１には微噴霧制御部１１ａが設けられ、例えば火災感知器１２の発報信号を受信して防護区画４の火災を判断すると、消火ポンプ５を起動し、圧力センサ１３の圧力検出信号により給水配管７の圧力が規定圧力以上であることを確認し、制御弁８，９を時分割で交互に開閉し、例えば大粒径ヘッド２からの大きな粒径の噴霧を一定時間行い、次に小粒径ヘッド３からの小さな粒径の噴霧に切り替え、これを交互に繰り返す。
【００１６】
図２は制御盤１１に設けた微噴霧制御部１１ａによる大粒径ヘッド２と小粒径ヘッド３の時間経過に対する放水量のタイムチャートである。このタイムチャートにあっては、まず図２（Ａ）のように、大粒径ヘッド２で一定時間Ｔ１に亘り大きな粒径の微噴霧を噴射し、次に小粒径ヘッド３に切り替えて一定時間Ｔ２に亘り小さな粒径の微噴霧を噴射し、これを交互に繰り返している。
【００１７】
図３は図１の制御盤１１に設けた微噴霧制御部１１ａによる制御処理のフローチャートである。まずステップＳ１で防護区画４に設置している火災感知器１２による火災発報の有無を監視している。防護区画４で火災が発生して火災感知器１２より発報信号が受信されると、この火災発報を判別してステップＳ２に進み、微噴霧消火システムを起動する。
【００１８】
即ち消火ポンプ５を起動し、圧力センサ１３により給水配管７の圧力が規定圧力以上にあることをチェックし、システム動作状態を作り出す。続いてステップＳ３で制御弁８を開き、大粒径ヘッド２より比較的大きな粒径の微噴霧を防護区画４の火源Ｆに向けて一定時間Ｔ１に亘り噴霧する。
続いてステップＳ４で鎮火確認に基づくシステム停止指令の有無をチェックし、停止指令がなければステップＳ５で制御弁８を閉じると同時に制御弁９を開き、小粒径ヘッド３より小さな粒径の微噴霧を一定時間Ｔ２に亘り噴霧させる。続いてステップＳ６で鎮火確認に基づくシステム停止指令の有無をチェックした後、停止指令がなければ再びステップＳ３に戻り、大粒径ヘッド２による微噴霧の放出を行い、以下これを繰り返す。
【００１９】
ステップＳ４またはステップＳ６で鎮火確認に基づくシステム停止指令が判別されると、ステップＳ７に進み、微噴霧消火システムの停止即ち消火ポンプ５を停止し、制御弁８，９をオフ状態として消火を停止し、一連の処理を終了する。ここで、ステップＳ４，Ｓ６の鎮火確認は、監視員が防護区画４の状況を確認して手動入力で設定してもよいし、火災感知器１２として復旧型を使用し、火災感知器１２からの発報信号が所定時間継続して得られなくなったときに鎮火と判断してもよい。
【００２０】
このような本発明の大粒径ヘッド２からの比較的大きな粒径の微噴霧の噴射と小粒径ヘッド３からの比較的小さな粒径の微噴霧の噴射を交互に火源Ｆに対し行うことで、火源Ｆの規模が大きい場合には主に大粒径ヘッド２からの比較的大きな粒径の微噴霧により火災規模に対し十分な液滴の運動量により火源Ｆの内部まで浸入して蒸発することにより、効率的な消火ができる。
【００２１】
また大粒径ヘッド２からの噴霧による消火で火源Ｆの規模が小さくなると、次に小粒径ヘッド３による比較的小さな粒径の噴霧に切り替わることで、規模が小さくなった火源Ｆに見合った比較的小さな粒径の液滴が火源Ｆに噴射され、小さな液滴であっても、火源Ｆの規模が小さいことから液滴は十分に高温部に浸入して完全に蒸発することにより、確実に消火することができ、且つ効率的な消火を無効水を生ずることなく実現できる。
【００２２】
この結果、大粒径ヘッド２と小粒径ヘッド３の時分割による交互の微噴霧の噴射により、火源Ｆは速やかに収束し、鎮火状態に移行する。
なお図２のタイムチャートにあっては、大粒径ヘッド２の放水時間Ｔ１と小粒径ヘッド３の放水時間Ｔ２を等しくした場合を例にとっているが、この放水時間Ｔ１，Ｔ２を火源の規模に応じて連続的もしくは多段階に切り替えるようにしてもよい。
【００２３】
即ち火源規模が大きい場合には、大粒径ヘッド２の放水時間Ｔ１を長くし小粒径ヘッド３の放水時間Ｔ２を短くする。火災規模が小さくなってきたら、逆に小粒径ヘッド３の放水時間Ｔ２を長くし大粒径ヘッド２の放水時間Ｔ１を短くすればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、大粒径ヘッドと小粒径ヘッドを時分割で交互に駆動して大きな粒径と小さな粒径の微噴霧を同じ防護区画の範囲に切替噴射することで、噴霧粒径を固定した場合に比べ、火源の規模が大きければ大きな粒径の微噴霧による効率的な消火が実現でき、また火源の規模が小さければ小さな粒径の微噴霧による効率的な消火が実現でき、平均的には固定された粒径の微噴霧に比べ消火効率が向上し、且つ水損を少なくできる。
【００２５】
また噴霧粒径の異なる２つの噴霧ヘッドから交互に噴射するという簡単な構成で済むことから、システムを構築する設備コストも低コストで容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微噴霧消火システムのシステム構成図
【図２】図１における大粒径ヘッドと小粒径ヘッドの噴射動作のタイムチャート
【図３】図１の制御部による微噴霧消火制御のフローチャート
【符号の説明】
１：微噴霧ヘッドユニット
２：大粒径ヘッド
３：小粒径ヘッド
４：防護区画
５：消火ポンプ
６：水源水槽
７：給水配管
８，９：制御弁
１０：アキュームレータ
１１：制御盤
１１ａ：微噴霧制御部
１２：火災感知器
１３：圧力センサ

Claims (2)

1. 数十μｍから数百μｍ程度の範囲の粒径の微噴霧水を火源に噴射して消火する微噴霧消火システムに於いて、
   防護区画の天井面に設置され、大きな粒径の微噴霧を噴射する大粒径ヘッドと、
   前記大粒径ヘッドに隣接配置され、前記防護区画に、前記大粒径ヘッドよりも小さな粒径の微噴霧を噴射する小粒径ヘッドと、
   前記大粒径ヘッドと前記小粒径ヘッドに消火用水を供給する個別に設けた制御弁と、
   火災時、自動的に前記個別に設けた制御弁を交互に所定時間毎に繰り返し開閉制御し、前記大粒径ヘッドと前記小粒径ヘッドから時分割で交互に大きな粒径の微噴霧と小さな粒径の微噴霧を前記防護区画の範囲に噴射させる微噴霧制御部と、
   を備えたことを特徴とする微噴霧消火システム。
2. 請求項１記載の微噴霧消火システムに於いて、前記大粒径ヘッドは２００μｍ程度の比較的大きな粒径の微噴霧を噴射し、前記小粒径ヘッドは５０μｍ乃至１００μｍ程度の比較的小さな粒径の微噴霧を噴射することを特徴とする微噴霧消火システム。

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