JP4107947B2 - 自動消火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洞道内に布設されたケーブル接続部等の火災を消火するのに適した自動消火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洞道内には電気ケーブルや配管類が多数布設されており、この洞道内でケーブルによる電気火災が発生すると地絡事故等を誘発し大災害となるおそれがある。とりわけ高電圧のケーブル接続部からの火災が発生し易いと考えられる。
【０００３】
このため、ケーブル接続部周辺に、無人で作動する自動消火装置を設置して初期消火対策を講じている。従来の自動消火装置としては、ケーブル接続部を収容しているマンホール全体を、多量の水を含む消火液で充満させるようにして消火するもの、あるいは、ケーブル接続部を耐火性布で覆っておいて火災時、その耐火性布内に消火剤を放出するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５―１７７００８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
マンホール全体を消火液で満たすようにして消火するものは、極めて大掛かりであり、大量の消火液を要するだけでなく二次災害のおそれもあり、しかも後処理に多大な時間と費用を要する等の難点がある。
また、ケーブル接続部を耐火性布で覆い、火災時、その耐火性布内に消火剤を放出するものは、常時、ケーブル接続部を耐火布で覆っていることから、ケーブル接続部の発熱対策、その他のメンテナンスを行うことが困難と考えられる。
一方、ケーブルを布設している洞道内は、霧が発生し易くケーブルの発熱も加わって高温多湿の空間であり、結露が起こる等、環境状態が極めて悪い。従ってケーブル火災を検知するために設置されるセンサとして、感熱型のセンサや通常の煙感知器を用いた場合は、火災の覚知が不安定である。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、洞道内での消火対象を予め特定して少量の消火剤でも洞道内の火災を確実かつ迅速に消火することができる自動消火装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
洞道内の火災を消火する自動消火装置であって、
予め洞道内の所定の場所に設置され、炎と煙とを感知したとき火災を検知する火災検知センサと、
予め洞道内における火災発生想定箇所に向けて配置され、前記火災発生想定箇所に対して消火剤を噴射する噴射ノズルと、
前記火災検知センサの作動により前記噴射ノズルに消火剤を供給する消火剤噴射装置とを備え、
前記火災検知センサは、内部に光源と受光素子が遮光板を挟んで設置され、内部に進入した煙に乱反射した前記光源の光を前記受光素子が検出して煙を感知する防滴型の煙感知センサと、光が当たると光量に比例して流れる逆電流を検出して炎を感知する防滴型の赤外線炎感知センサとから構成され、
前記消火剤は、フッ素系界面活性剤をベースとした薬液と水とを配合したもので、前記水に対する前記薬液の配合割合が８〜１２％であり、
前記消火剤噴射装置は、前記消火剤を常時、大気圧下で貯蔵するタンクと、前記タンク内に収容され、通常時シールで塞がれた微小穴を有する容器内に、前記火災検知センサの作動により圧縮ガスを発生する材料が充填された噴射加圧装置とから構成され、前記火災検知センサの作動により発生した圧縮ガスが前記噴射加圧装置の容器の前記微小穴を通過して前記タンク内の前記消火剤に対する加圧動作を開始し、前記消火剤を前記噴射ノズルに圧送するものであることを特徴とする自動消火装置。
【０００８】
〈構成２〉
構成１に記載の自動消火装置において、前記火災発生想定箇所は、洞道内のケーブル接続部であることを特徴とする自動消火装置。
【０００９】
〈構成３〉
構成１に記載の自動消火装置において、前記火災発生想定箇所は、洞道内に上下方向に多段に設けられたケーブル接続部であることを特徴とする自動消火装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う正面図、図３はＢ−Ｂ線に沿う正面図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００１４】
図１ないし４は、洞道マンホール部１０内に、上下方向に多段に設けられた複数のケーブル接続部１１に対して本発明の自動消火装置を配設した状況を示している。
これらの図において、マンホール部１０の天井１２、すなわち最上段のケーブル接続部１１よりも上位に、複数個の煙感知センサ１３、赤外線炎感知センサ１４及び噴射ノズル１５がそれぞれ配置されている。
【００１５】
赤外線炎感知センサ１４は、センサ本体に配置されたチップに光が当たると光量に比例して流れる逆電流を検出することで炎を感知するもので、ケーブル接続部１１中央の上方に配置されている。赤外線炎感知センサ１４は動作したときには一定時間経過後、自動的にリセットするようにされている。
【００１６】
煙感知センサ１３は、内部に光源と受光素子が遮光板を挟んで設置され、常時は受光部に光が当たらない構造で、内部に煙が進入したとき光源の光が煙に乱反射し受光素子にて検出することで煙を感知するもので、ケーブル接続部１１の両端側の上方に配置されている。煙感知センサ１３は動作したときには一定時間経過後、自動的にリセットするようにされている。
【００１７】
煙感知センサ１３及び赤外線炎感知センサ１４は、悪条件下の洞道内でも適正にその機能を発揮するよう、特殊ヒータをセンサ本体の周囲に取付け、洞道内の霧等の微少水分がセンサ内に浸入する前に蒸発させて消滅するようにされている。また、煙感知センサ１３及び赤外線炎感知センサの構造自体も、湿度の高い環境下での使用に耐えるよう防滴型とされている。
【００１８】
上記赤外線炎感知センサ１４と煙感知センサ１３の双方が作動しているときに、火災を検知する火災検知センサとして機能する。すなわち、赤外線炎感知センサ１４および煙感知センサ１３から、火災発生の信号が、一旦、隔置された制御盤（図示せず）に送信される。この火災信号は、無線、有線のいずれでもよく既知の手段で送信される。
【００１９】
噴射ノズル１５は、最上段のケーブル接続部１１に向けて配置され、配管１７を介してマンホール部１０内の隅部に配置された消火剤噴射装置１８に連結されている。
噴射ノズル１５としては、消火剤を送出する孔が1つで、噴射の広がりの角度を維持する為のデフレクタのついたいわゆる単孔式ノズル、あるいは６〜８つの孔を有するいわゆる多孔式ノズルが用いられるが、終始一定流量の消火剤を放出することができ、かつ消化剤の噴射の広がりの角度がケーブルジョイント接続部全体をカバーするものであることが望ましい。
【００２０】
消火剤噴射装置１８は、常時大気圧下で消火剤を貯蔵するタンクと、火災検知センサの作動により、タンク内の消火剤に対する加圧動作を開始し、圧縮ガスにより消火剤を噴射ノズル１５に圧送する噴射加圧装置（ガスジェネレータ）とから構成されている。
消火剤を常時大気圧下で貯蔵し、センサからの駆動信号で火災時にガスジェネレータにより圧送するようにすれば、常時の安全性が確保されると共に、消火剤としての品質を長期に亙って保持される利点がある。
【００２１】
消火剤のタンクとしては、３０リットルのステンレス容器を用い、当該ステンレス容器の上部中央部よりガスジェネレータが容器内に挿入され、ネジで固定される。ガスジェネレータは起動用電気コネクタと２線の専用ケーブルにより制御盤に接続される。ガスジェネレータには、通常時はシールで塞がれた微少な穴が設けられており、起動用の電気信号を受けると当該穴よりガスを放出する。このガスの圧力によりタンク内の消火剤が噴射ノズル１５に圧送される。
ガスジェネレータを用いないタイプのタンクの場合は、３０リットルの容器であっても、充填できる消火剤は２５リットルであり、残る５リットルは、加圧用の圧縮空気または圧縮窒素の空間となる。そのため３０リットルタンクであっても消火剤は２５リットルしか入らない。また、動作の初期に放出圧力が高く、後半になると圧力が低下してしまう欠点がある。これに対し、本実施例のタンクでは、３０リットルの容器に２９．５リットルの消火剤を充填できる。残る０．５リットルの空間がガスジェネレータによる放出ガスにより加圧され、消火剤が徐々に外部に放出される間もガスジェネレータによる加圧が続くので、消火剤が全部放出されるまで安定した放出圧力が保たれる。
【００２２】
消火剤は、フッ素系界面活性剤をベースとした薬液と水とを配合したもので、前記水に対する前記薬液の配合割合が８〜１２％、好ましくは１０％とされている。
界面活性剤による泡の消化剤については消防法に規定があり、消防検定協会の検定規格上では、薬液と水との配合割合は３％と６％の２種類とされている。３％は駐車場その他の消火に、６％は石油タンク群の消火に一般的に使用されている。これに対し、本発明では、薬液の配合割合が８〜１２％、好ましくは１０％としている。これにより後述のように、消火対象物への付着、放出状況、消火効果に優れたものとなる。
フッ素系界面活性剤をベースとした薬液を使用した消火剤は、特性変化が長期間に亙って安定しており、また、湿潤性、浸透性に優れケーブル接続部１１のような立体構造の燃焼物に対する消火能力が高く、さらに、界面活性剤の働きにより燃焼面へ泡膜が迅速に広がって消火する等の利点がある。
【００２３】
上記のように設置された自動消火装置は、次のように作動する。すなわち、洞道内のケーブル接続部１１のいずれかより発火して火災が発生したとき、先ず赤外線炎感知センサ１４が作動し、次いで煙感知センサ１３が作動する。両センサが作動したときに、火災発生として検知し、これを火災信号として、上記制御盤に入力される。この入力信号を消火剤噴射装置１８に送って同装置１８を作動させ配管１７を介して噴射ノズル１５から消火剤を噴出させる。図中、符号２０は噴射ノズル１５から噴出された消火剤の拡散範囲を示している。
【００２４】
赤外線炎感知センサ１４または煙感知センサ１３の一方のみが動作したときは、誤動作とみなして、その動作したセンサの作動が一定時間経過後、自動的にリセットされる。
なお、火災検知センサが洞道内の火災を検出したときは、上記制御盤から洞道内外に対する通常の火災報知も行うようにすることが望ましい。
【００２５】
また、洞道内に上下方向に多段に設けられたケーブル接続部１１の火災を消火する場合、噴射ノズル１５を、予め最上段の前記ケーブル接続部１１より上位に配置し、最上段のケーブル接続部１１に対して消火剤を噴射するようにしておくことにより、次の効果が期待できる。すなわち、火災時、最上段のケーブル接続部１１の上部に消火剤を噴射すると、消火剤がケーブル接続部１１の上面から側面に沿って回り込んで下方に流れ出し、真下のケーブル接続部１１の上面に落下し、同様に同ケーブル接続部の上面から側面に沿って回り込んで下方に流下する。こうして次々と下位のケーブル接続部１１の外表面を消火剤が包覆する状態となる。従って、消火剤の粘度を適切に選択することによって、着実な消火を行うことが可能となる。
【００２６】
〈試験〉
本発明の自動消火装置のセンサ検出能力、消火能力について、以下の条件で試験を行った。以下、図５、図６を参照して説明する。
【００２７】
試験設備；
１．模擬洞道マンホール２１のモデルサイズ
（１）大きさ
長さ ５,４００ｍｍ、巾 ２,７００ｍｍ、高さ ３,２１０ｍｍ
（２）仕様
仮枠は背面及び天井をベニヤ板及び薄鋼板で塞ぎ、側面三面はたれ壁を設置した。防災シート等によって随時開閉できるようにした。
２．模擬２７５ｋｖケーブル接続部２２のモデル
（１）大きさ
長さ ２,０００ｍｍ
（２）仕様
図５に示すように、３個のケーブル接続部２２を上下方向に３段配列し、鋼板円筒巻きで模擬し表面を絶縁テープ巻きした。
３．模擬ケーブル接続部受け棚モデル
（１）大きさ
長さ ５４００ｍｍ、高さ ３００ｍｍ
（２）仕様
図５に示すように、煙感知センサ１３及び赤外線炎感知センサ１４を、消火の障害を想定し、ケーブル接続部２２の上に設置した。
上記設備を使用し、３個のケーブル接続部２２の各３箇所（Ａ１、Ａ２，Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）、計９箇所に、ヘプタン（可燃性液体）を使用して順次着火し、各箇所における試験を行った。
【００２８】
試験結果；
１．センサ検知試験
（１）煙感知試験
炎の状態と煙の発生状態を安定して発生できなかった（発火初期は炎が発生しても煙が十分発生しない）ので、出火位置と感知時間の関係を見出すことができなかったが、全ての試験において良好な感度で煙を感知した。
発火からの反応時間は、約1〜２分であった。
【００２９】
（２）赤外線炎感知試験
反射し難いという赤外線特有の特性上、センサから直視できる位置とできない位置での反応時間に大きな差がある。
全体として距離と、センサからの視野角によって反応時間に差が生じている。ただし、炎が十分に大きくなれば、ほとんど時間差がなく検出された。
また、着火ライターにより感知確認を行ったところ、いずれの位置においても検出されないことを確認した。ただし、火災検知センサの仕様で着火ライターの炎の程度では反応しないように設計されている。
【００３０】
・ 壁側の1の位置（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）発火からの反応時間は、約３〜４３秒（平均１５秒）であった。
・ 壁側下４５度の２の位置（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）発火からの反応時間は、約３〜３４秒（平均２２秒）であった。ただし、小規模炎焼のときは感知しない場合もあった。
・ 正面の３の位置（Ａ３、Ｂ３、Ｃ３）発火からの反応時間は、約１〜６秒（平均３秒）であった。
【００３１】
２．消火能力試験
この試験では、消火剤が噴射中に鎮火すること、換言すれば、完全に消火したことを確認し、消火剤噴射後そのままの状態で鎮火することではないことを条件とした。
センサ検知試験結果を踏まえ、最もセンサ反応速度の遅い位置（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）すなわち、センサおよび消火剤噴射ノズルから陰となる位置の消火試験を実施した。
図６にこの試験結果を表している。
【００３２】
消火剤は、フッ素系界面活性剤をベースとした薬液と水とを配合したもので、当初、水に対する薬液の配合割合（薬液配合率）を６％に設定したものを使用した。しかしこの薬液配合率６％の消火剤では消火剤噴出中に鎮火することができないことが判明した。この理由は、消火対象となるケーブル接続部が陰となる箇所が多く、各相のケーブル接続部が干渉しており、噴射により消火剤が燃焼箇所に直接到達しないことによるものである。
【００３３】
そこで、消火剤の粘性を高め、泡の発生量を増加させることと、ケーブル接続部を泡で包覆することを狙って、薬液配合率１０％の消火剤により同一試験を実施した。
その結果、安定して燃焼箇所の鎮火を行い得ることを確認した。また、鎮火した箇所を直接バーナで炙ったが、再着火がしないことも確認した。
なお、薬液配合率が８〜１２％の消火剤であっても有効と考えられる。
【００３４】
上記の試験により、３０リットルの消火剤で、マンホール片面の消火が可能であることが確認された。従って、本発明の自動消火装置は、マンホール両面用として６０リットル（３０リットル入り容器２本）の消火剤を常備するとしても、既存の消火設備では約６００リットルの消火剤を使用していたことに比べ約１／１０の小型化が可能である。
【００３５】
以上の説明では洞道内のケーブル接続部からの火災発生を対象としたが、本発明は、これに限定されない。洞道内において、予め火災発生が想定できる箇所があれば、同箇所をターゲットにして、火災検知センサおよび噴射ノズル１５を配置するようにすればよい。上述ではケーブル接続部が上下方向に多段に設けられた場合を代表例として挙げているが、ケーブル接続部が横方向に複数並べられた場合にも適用可能である。
また、本願発明では粘性の高い消火剤がケーブル接続部とケーブル接続部の間に回り込むため、ケーブル接続部の上方から消火剤を噴射するだけで充分な消火力が得られる。しかし、さらに迅速確実な消火を可能とするために、ケーブル接続部の側方にも噴射ノズル１５を追加し、上方からの消火剤の噴射と同時に側方からも噴射を行うようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の自動消火装置によれば、次の作用効果が得られる。
（ａ）噴射ノズルを、予め洞道内における火災発生想定箇所に向けて配置してこの火災発生想定箇所に対して消火剤を噴射するようにしたことにより、洞道内での消火対象を予め特定するので、比較的少量の消火剤でも洞道内の火災を確実かつ迅速に消火することが可能であり、消火後の後処理も簡単である。
（ｂ）火災検知センサとして、内部に光源と受光素子が遮光板を挟んで設置され、内部に進入した煙に乱反射した光源の光を受光素子が検出して煙を感知する防滴型の煙感知センサと、光が当たると光量に比例して流れる逆電流を検出して炎を感知する防滴型の赤外線炎感知センサとから構成されていることにより、霧が発生し易くケーブルの発熱も加わって高温多湿の悪環境下の洞道であっても確実に火災検知を行うことができる。
（ｃ）消火剤として、フッ素系界面活性剤をベースとした薬液と水とを配合したもので、水に対する薬液の配合割合が８〜１２％であることにより、消火剤の粘性を高め、泡の発生量を増加させることとができ、洞道内火災を効率よく消火できる。
（ｄ）消火剤噴射装置として、消火剤を常時、大気圧下で貯蔵するタンクと、タンク内に収容され、通常時シールで塞がれた微小穴を有する容器内に、火災検知センサの作動により圧縮ガスを発生する材料が充填された噴射加圧装置とから構成され、火災検知センサの作動により発生した圧縮ガスが噴射加圧装置の容器の微小穴を通過してタンク内の消火剤に対する加圧動作を開始し、消火剤を噴射ノズルに圧送するものであることにより、消火剤の放出圧力が安定化し、消火剤容器の大きさを最大限に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動消火装置の一実施態様を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う正面図である。
【図３】Ｂ−Ｂ線に沿う正面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の自動消火装置の機能試験の設備を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の自動消火装置の機能試験の結果を示す線図である。
【符号の説明】
１０ 洞道マンホール部
１１ ケーブル接続部
１２ 天井
１３ 煙感知センサ
１４ 赤外線炎感知センサ
１５ 噴射ノズル
１７ 配管
１８ 消火剤噴射装置

Claims (3)

1. 洞道内の火災を消火する自動消火装置であって、
   予め洞道内の所定の場所に設置され、炎と煙とを感知したとき火災を検知する火災検知センサと、
   予め洞道内における火災発生想定箇所に向けて配置され、前記火災発生想定箇所に対して消火剤を噴射する噴射ノズルと、
   前記火災検知センサの作動により前記噴射ノズルに消火剤を供給する消火剤噴射装置とを備え、
   前記火災検知センサは、内部に光源と受光素子が遮光板を挟んで設置され、内部に進入した煙に乱反射した前記光源の光を前記受光素子が検出して煙を感知する防滴型の煙感知センサと、光が当たると光量に比例して流れる逆電流を検出して炎を感知する防滴型の赤外線炎感知センサとから構成され、
   前記消火剤は、フッ素系界面活性剤をベースとした薬液と水とを配合したもので、前記水に対する前記薬液の配合割合が８〜１２％であり、
   前記消火剤噴射装置は、前記消火剤を常時、大気圧下で貯蔵するタンクと、前記タンク内に収容され、通常時シールで塞がれた微小穴を有する容器内に、前記火災検知センサの作動により圧縮ガスを発生する材料が充填された噴射加圧装置とから構成され、前記火災検知センサの作動により発生した圧縮ガスが前記噴射加圧装置の容器の前記微小穴を通過して前記タンク内の前記消火剤に対する加圧動作を開始し、前記消火剤を前記噴射ノズルに圧送するものであることを特徴とする自動消火装置。
2. 請求項１に記載の自動消火装置において、
   前記火災発生想定箇所は、洞道内のケーブル接続部であることを特徴とする自動消火装置。
3. 請求項１に記載の自動消火装置において、
   前記火災発生想定箇所は、洞道内に上下方向に多段に設けられたケーブル接続部であることを特徴とする自動消火装置。

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