JP4149406B2 - 混合ガス消火方法及び消火装置、並びに消火用混合ガス - Google Patents

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本発明は、混合ガスを用いて消火する方法及び消火装置、並びに消火用混合ガスに関するものである。
現在では、ガス消火に用いるガスとして、環境にやさしいことから窒素１００％のガスや，窒素とアルゴン等を混合した混合ガスが用いられている。
解決しようとする問題は、窒素１００％のガスは比較的低い消炎濃度（消炎に要するガス濃度）での消火が可能であるが消火時に火炎挙動が不安定になり，火炎が大きく立ち上がってしまい周囲への被害が懸念されるし、混合ガスはアルゴン等の混入によって火炎挙動が安定した状態で消火されるようになるが混入するアルゴン等のコストが高いことと消炎濃度がやや高くなるためアルゴン等の量が多くなってコスト高になるという点である。
本発明は、窒素に希ガスを４０％の割合で混合した混合ガスで，ガス雰囲気を形成し、このガス雰囲気中で消火することを特徴とする。
本発明は、窒素に希ガスを４０％以上の割合で混合した混合ガスで消火することにより、消火時の安定した火炎挙動によって火炎の大きな立ち上がりによる周囲への被害が皆無になると共に、消炎濃度があまり高くならないためアルゴン等の量が少なくなってコスト高にならないという効果がある。
窒素に希ガスを４０％以上の割合で混合した混合ガスでガス雰囲気を形成し、このガス雰囲気中で消火することにより実現した。
窒素に混合する希ガスとしては、アルゴン（Ａｒ），ヘリウム（Ｈｅ），ネオン（Ｎｅ），クリプトン（Ｋｒ），キセノン（Ｘｅ）ラドン（Ｒｎ）などがあるが、本実施例ではアルゴンを用いて説明する。よって、（不活性）混合ガスとしては、窒素に対してアルゴンが４０％の割合で混合したものをいう。
混合ガスでガス雰囲気を形成するとは、従来一般的なガス消火と同じように空間全域に混合ガスを放出して空気と置換することにより、ガス雰囲気を形成することをいう。
こうして混合ガスでガス雰囲気を形成すると、消火時の安定した火炎挙動が得られて、効果的な混合ガス消火が実現すると共に、混合ガスのアルゴン等の量が少なくなってコスト高にならない。
次に、窒素に対するアルゴンの混合割合が４０％以上であることを実験により証明する。この実験では、ガスの消炎濃度を測定するためにカップバーナー装置を用いた。かかるカップバーナー装置は、消炎濃度を測定する装置として規格化された試験装置であるので、ここでは説明を省略する。
つまり、実験では、カップバーナー装置の耐熱ガラス円筒内に燃料容器を設置し、この円筒内に空気と混合ガスを混合して流すことで、消炎濃度を測定した。その消炎濃度測定結果は「表１」に示す。
使用した燃料は、ヘプタン，ヘキサン，メタノールである。混合ガスは、表１の組成（％）にあるように、窒素に対してアルゴンの混合量を変えた６種のものを用いた。そして、測定は、各種において数回行った。
（表１）
┌−−−−−−−−┬−−−−−−−−−┬−−−−−−−−−┬−−−−−−−−−┐
｜混合ガスの組成 ｜ ヘプタン ｜ ヘキサン ｜ メタノール ｜
├−−−┬−−−−┼−−−−┬−−−−┼−−−−┬−−−−┼−−−−┬−−−−┤
｜窒素 ｜アルゴン｜測定値 ｜平均値 ｜測定値 ｜平均値 ｜測定値 ｜平均値 ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜３３．７｜ ｜２９．６｜ ｜４０．７｜ ｜
｜ ｜ ｜３３．９｜ ｜３３．６｜ ｜４２．３｜ ｜
｜１００｜ ０｜３３．６｜３３．７｜２９．９｜３２．３｜４１．２｜４１．９｜
｜ ｜ ｜３３．７｜ ｜３４．４｜ ｜４３．５｜ ｜
｜ ｜ ｜３３．４｜ ｜３３．８｜ ｜ −｜ ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜３６．５｜ ｜３７．０｜ ｜４４．８｜ ｜
｜ ｜ ｜３７．０｜ ｜３７．１｜ ｜４３．３｜ ｜
｜ ８０｜ ２０｜３７．６｜３７．４｜３６．８｜３７．０｜４４．４｜４４．２｜
｜ ｜ ｜３８．３｜ ｜ −｜ ｜ −｜ ｜
｜ ｜ ｜３７．７｜ ｜ −｜ ｜ −｜ ｜
｜ ｜ ｜３７．４｜ ｜ −｜ ｜ −｜ ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜３９．２｜ ｜３８．７｜ ｜４５．５｜ ｜
｜ ６０｜ ４０｜３８．５｜３８．８｜３８．６｜３８．６｜４５．２｜４５．６｜
｜ ｜ ｜３８．８｜ ｜３８．６｜ ｜４６．０｜ ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜４０．７｜ ｜４０．０｜ ｜４８．３｜ ｜
｜ ４０｜ ６０｜４１．２｜４０．８｜３９．７｜３９．９｜４９．１｜４８．９｜
｜ ｜ ｜４０．５｜ ｜３９．９｜ ｜４９．４｜ ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜４１．９｜ ｜４１．５｜ ｜５０．６｜ ｜
｜ ２０｜ ８０｜４４．０｜４３．０｜４２．０｜４２．０｜５０．７｜５０．８｜
｜ ｜ ｜４３．０｜ ｜４２．５｜ ｜５１．１｜ ｜
├−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┼−−−−┤
｜ ｜ ｜４６．３｜ ｜４６．７｜ ｜５７．０｜ ｜
｜ ０｜ １００｜４６．５｜４６．７｜４５．７｜４６．２｜５７．１｜５７．３｜
｜ ｜ ｜４７．４｜ ｜４６．３｜ ｜５７．８｜ ｜
└−−−┴−−−−┴−−−−┴−−−−┴−−−−┴−−−−┴−−−−┴−−−−┘
この表１のデータを、グラフ化すると図１のようになる。図１中Ａはヘプタン，Ｂはヘキサン，Ｃはメタノールのグラフ線をそれぞれ示している。
図１から、窒素に対するアルゴンの混合比が高いほど消炎濃度が高くなる、ことが解る。
次に、上記実験において、ガス濃度別に燃料の質量減少速度を測定した。この質量減少速度測定結果およびこれと空気を流した場合の質量減少速度との比を算出したものを「表２」に示す。
混合ガスは表１と同様に、窒素に対してアルゴンの混合量を変えた６種のものを用いた。そして、測定は、各種においてそれぞれガス濃度別に行った。
（表２）
┌−−−−−−−−−−┬−−−−−−┬−−−−−−−┬−−−−−−−−−−−−┐
｜混合ガスの組成（％）｜ガス濃度 ｜質量減少速度 ｜空気を流した場合の質量減｜
├−−−−┬−−−−−┤ （％）｜ （ｇ／ｓ）｜少速度との比 ｜
｜ 窒素 ｜アルゴン ｜ ｜ ｜ ｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ １１｜ ０．０４３｜ １．８７９｜
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０４６｜ ２．０２７｜
｜ ｜ ｜ ２７｜ ０．０５０｜ ２．１９２｜
｜ １００｜ ０｜ ３０｜ ０．０４７｜ ２．０７１｜
｜ ｜ ｜ ３１｜ ０．０４１｜ １．９２１｜
｜ ｜ ｜ ３２｜ ０．０４４｜ ２．０６９｜
｜ ｜ ｜ ３３｜ ０．０４１｜ １．９４５｜
｜ ｜ ｜ ３４｜ ０．０３８｜ １．７７３｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ １１｜ ０．０２３｜ ０．９９９｜
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０２２｜ ０．９７３｜
｜ ｜ ｜ ２７｜ ０．０２４｜ １．０５２｜
｜ ８０｜ ２０｜ ３３｜ ０．０３９｜ １．７２７｜
｜ ｜ ｜ ３４｜ ０．０１２｜ ０．５０８｜
｜ ｜ ｜ ３５｜ ０．０１６｜ ０．７６６｜
｜ ｜ ｜ ３７｜ ０．０１５｜ ０．７００｜
｜ ｜ ｜ ３７｜ ０．０１０｜ ０．４７３｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ １１｜ ０．０２０｜ ０．８６８｜
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０２２｜ ０．９８２｜
｜ ｜ ｜ ２７｜ ０．０１９｜ ０．８２４｜
｜ ｜ ｜ ３３｜ ０．０２１｜ ０．９０３｜
｜ ６０｜ ４０｜ ３４｜ ０．０１９｜ ０．８１５｜
｜ ｜ ｜ ３５｜ ０．０１６｜ ０．７２８｜
｜ ｜ ｜ ３７｜ ０．０１５｜ ０．７００｜
｜ ｜ ｜ ３８｜ ０．０１３｜ ０．６２４｜
｜ ｜ ｜ ３８｜ ０．０１２｜ ０．５６７｜
｜ ｜ ｜ ３９｜ ０．０１０｜ ０．４７３｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０２７｜ １．２０１｜
｜ ｜ ｜ ２７｜ ０．０２７｜ １．１８４｜
｜ ｜ ｜ ３３｜ ０．０２６｜ １．１５７｜
｜ ｜ ｜ ３６｜ ０．０２０｜ ０．８７７｜
｜ ４０｜ ６０｜ ３８｜ ０．０１９｜ ０．８８９｜
｜ ｜ ｜ ３９｜ ０．０１８｜ ０．８７０｜
｜ ｜ ｜ ４０｜ ０．０１５｜ ０．７０９｜
｜ ｜ ｜ ４０｜ ０．００７｜ ０．３２２｜
｜ ｜ ｜ ４０｜ ０．００８｜ ０．３７８｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０１９｜ ０．８５０｜
｜ ｜ ｜ ２７｜ ０．０２４｜ １．０３４｜
｜ ｜ ｜ ３３｜ ０．０２０｜ ０．８８５｜
｜ ｜ ｜ ３６｜ ０．０１６｜ ０．７１９｜
｜ ２０｜ ８０｜ ３８｜ ０．０１８｜ ０．８３２｜
｜ ｜ ｜ ３９｜ ０．０１５｜ ０．７２８｜
｜ ｜ ｜ ４１｜ ０．０１２｜ ０．５６７｜
｜ ｜ ｜ ４１｜ ０．０１１｜ ０．５１１｜
｜ ｜ ｜ ４２｜ ０．００８｜ ０．３７８｜
├−−−−┼−−−−−┼−−−−−−┼−−−−−−−┼−−−−−−−−−−−−┤
｜ ｜ ｜ ２０｜ ０．０１４｜ ０．６１４｜
｜ ｜ ｜ ３３｜ ０．０１５｜ ０．６４０｜
｜ ｜ ｜ ３８｜ ０．０１４｜ ０．６８１｜
｜ ｜ ｜ ４０｜ ０．０１４｜ ０．６７２｜
｜ ｜ ｜ ４１｜ ０．０１６｜ ０．７５７｜
｜ ０｜ １００｜ ４２｜ ０．０１４｜ ０．６６２｜
｜ ｜ ｜ ４３｜ ０．００９｜ ０．４１６｜
｜ ｜ ｜ ４４｜ ０．０１０｜ ０．４５４｜
｜ ｜ ｜ ４４｜ ０．００７｜ ０．３５０｜
｜ ｜ ｜ ４５｜ ０．００８｜ ０．３７８｜
｜ ｜ ｜ ４６｜ ０．００７｜ ０．３３１｜
└−−−−┴−−−−−┴−−−−−−┴−−−−−−−┴−−−−−−−−−−−−┘
この表２のデータを、グラフ化すると図２のようになる。図２中Ｄは窒素１００％（アルゴン０％）ガス，Ｅはアルゴン２０％ガス，Ｆはアルゴン４０％ガス，Ｇはアルゴン６０％ガス，Ｈはアルゴン８０％ガス，Ｉはアルゴン１００％（窒素０％）ガスのグラフ線をそれぞれ示している。
図２から、質量減少速度が高いということはそれだけ燃焼が激しいことを意味しているので窒素だけでは消火開始直後から質量減少速度が通常の２倍以上に変化して激しく燃焼していることになるし、窒素に対してアルゴンを２０％混合したガスでも消炎直前に１．７倍になっており、安定した消火は窒素に対してアルゴンを４０％以上混合したガスである、ことが解る。
以上の結果から、図２の質量減少速度測定結果から窒素に対するアルゴン混合比４０％以上で火炎挙動を安定させることが解り、図１の消炎濃度測定結果と合わせると、窒素に対するアルゴン混合比４０％が火炎挙動を安定させかつ消炎濃度上昇が最も低い最適濃度である、ことが解る。
本発明は、混合ガスを用いて消火する設備に広く活用できる。
本発明の実験データ（消炎濃度測定結果）をグラフで表す図である。 本発明の実験データ（質量減少速度測定結果）をグラフで表す図である。
符号の説明
Ａ：ヘプタンのグラフ線
Ｂ：ヘキサンのグラフ線
Ｃ：メタノールのグラフ線
Ｄ：窒素１００％（アルゴン０％）ガスのグラフ線
Ｅ：アルゴン２０％ガスのグラフ線
Ｆ：アルゴン４０％ガスのグラフ線
Ｇ：アルゴン６０％ガスのグラフ線
Ｈ：アルゴン８０％ガスのグラフ線
Ｉ：アルゴン１００％（窒素０％）ガスのグラフ線

Claims (3)

  1. 窒素３に対して希ガスを２を超える（但し、３を除く）割合で混合した混合ガス雰囲気を形成し、前記混合ガス雰囲気中で、前記混合ガス雰囲気中での燃料の質量減少速度を空気中での前記燃料の質量減少速度で除した値（比）が１未満となって消火時の火炎挙動を安定させて消火することを特徴とする混合ガス消火方法。
  2. 窒素３に対して希ガスを２を超える（但し、３を除く）割合で混合した混合ガスを送給する送給手段と、
    前記混合ガスを放出する放出手段とを備え、
    前記混合ガス雰囲気中で、前記混合ガス雰囲気中での燃料の質量減少速度を空気中での前記燃料の質量減少速度で除した値（比）が１未満となって消火時の火炎挙動を安定させて消火する
    消火装置。
  3. 窒素３に対して希ガスを２を超える（但し、３を除く）割合で混合し、前記混合ガス雰囲気中で、前記混合ガス雰囲気中での燃料の質量減少速度を空気中での前記燃料の質量減少速度で除した値（比）が１未満となって消火時の火炎挙動を安定させて消火し得る消火用混合ガス。
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