JP4160080B2 - プール火災の消火方法及び消火用ノズル - Google Patents

Description

本発明は、油等のプール火災の消火方法、及び消火用ノズルに関し、さらに詳しくは火炎中心軸（火炎基部の中心と火炎頂点を結ぶ軸）に向かって燃焼面の上方の複数箇所から放射されるウォーターミストによって形成される下降流によって、火炎の冷却、水蒸気の生成、火炎内部の圧力増加、及び空気流入の抑制を行なって消火する方法、及び消火用ノズルに関する。

従来、プール火災の消火方法として二酸化炭素による局所消火、泡消火、水噴霧を利用した設備が使用されている。かかる設備は、火災が想定される油槽（焼き入れ槽など）の上方に消火用水の配管を設置し、そこに一定の間隔で下方に向けたノズルを取り付けたものであり、ノズルから下方の火源に向けて二酸化炭素、泡、水噴霧を放射する方法によって消火する。

しかしながら、かかる方法では二酸化炭素については窒息の危険があり、泡消火については環境への汚染、水噴霧については、水噴霧を火炎の上方から下方に向かって単に放出しているだけなので、水噴霧が火炎に巻き上げられてしまって火炎基部まで到達できず、消火が困難であるばかりか、周囲の空気を巻き込み、そのために多量の水を使用しなければならないという問題がある。

かかる問題に対して、ウォーターミストをプール火災の火炎基部に生じる空気流に乗せて火炎内部に到達させることにより消火する方法が提案されている（特許文献１参照）。

この方法は、ウォーターミストを火炎内部に到達させることができるので、ウォーターミストが火炎と接触することによって発生する水蒸気による冷却効果や酸素濃度低下効果が見られるが、フリーボード等がある場合、ウォーターミストが火炎基部へ到達することが困難であるため、なお改良の余地がある。
特開２００５−３２３７９４号公報

本発明は、かかる従来技術の問題を解消するために創案されたものであり、プール火災においてウォーターミストによる消火を効果的に行なうことができる方法及びノズルを提供することを目的とする。

本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、火炎中心軸に向かって上方の周囲から放射されるウォーターミストによって形成される下降流によって、ウォーターミストによる冷却効果以外に、水蒸気の生成及び火炎内部の圧力増加による空気流入の抑制効果を十分に発揮してプール火災を短時間で消火できることを見出し、本発明の完成に至った。

即ち、本発明の方法は、ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、燃焼面の上方の複数箇所から火炎基部より上方の火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射することによって、ウォーターミストの下降流を発生させ、その下降流が火炎中で水蒸気になり、その水蒸気により火炎の内部の圧力が高まり、それにより火炎基部への酸素の流入が抑制されて消火することを特徴とする。

本発明の方法の好ましい態様では、燃焼面の上方の水平面上で火炎中心軸を中心とする円の周囲にウォーターミストを放射できるノズルを均等な間隔で複数箇所設け、それらのノズルを前記水平面より下方の同じ火炎中心軸のいずれかの位置に向けるが燃焼面及び火炎基部に直接向けないようにしてウォーターミストを放射し、ノズルを周囲に設けた円の面積が燃焼面積より小さく、放射されるウォーターミストの平均粒径を５０μｍ〜５００μｍとする。

本発明の方法は、燃焼面の上方の複数箇所から火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射することによってウォーターミストの下降流を発生させて消火しているので、ウォーターミストによる冷却効果及び酸素濃度希釈効果に加えて、火炎内部の圧力増加による酸素流入抑制効果も有意に発揮し、結果として少量の水での迅速な消火が可能である。

本発明の方法では、燃焼面の上方の複数の箇所から火炎中心軸に向かって放射されたウォーターミストは互いに衝突して火炎中を下降し、火炎と衝突して火炎の熱エネルギーによって水蒸気になり、この水蒸気がウォーターミストの容積の１０００倍以上に膨張される。その結果、火炎の内部の圧力が高まり、周囲の酸素濃度が低下するとともに火炎基部への酸素の流入が抑制されて消火に至る。また、このウォーターミストによる液体から気体への相変化が燃焼面上で行なわれることによって火炎は燃焼面から遠ざけられ、燃焼の連鎖に必要な点火エネルギーが失われ、消火に至る。

ウォーターミストは、従来公知のいずれの方法によっても発生することができ、例えば特開２００４−１３５７４２号公報に記載の消火器と同じ原理で放射させることができる。放射されるウォーターミストの平均粒径及び単位時間あたりの水量（粒子数）は、火炎の熱エネルギーを吸収しうるものであることが必要であり、平均粒径は５０μｍ〜５００μｍ、単位時間あたりの水量は４５ｌ／ｍｉｎ〜６０ｌ／ｍｉｎが好ましい。また、ウォーターミストの放射流速は、火炎によって巻き上げられず、かつ火炎をあおらない速さであることが必要であり、実際には１ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓが好ましい。

燃焼面の上方の複数箇所から火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射する方法としては、例えば燃焼面の上方に形成した水平面上にある火炎中心軸を中心とする円状にウォーターミストを放射できるノズルを均等な間隔で複数箇所設けることによって行なうことができる。但し、この場合、各ノズルはウォーターミストを前記水平面より下方の同じ火炎中心軸上のいずれかの位置に向けるが、火炎周囲の空気を巻き込むことを避ける理由のため、燃焼面及び火炎基部に直接向けないようにすることが好ましい。

また、ウォーターミストの下降流の水平断面積は、ウォーターミストの下降流が火炎の縁に向かって下方から消炎させるために、燃焼面積より小さいことが好ましく、従って、各ノズルが周囲に設けられる水平面上の円の面積を油面の燃焼面積より小さくすることが好ましい。

以下に本発明の方法及びノズルの一例によってその効果を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
図１に記載のように、直径１４４０ｍｍ、深さ３００ｍｍの円形の油槽を用意し、油槽の縁から９９０ｍｍ上方の水平面上で火炎中心軸（油槽の垂直中心軸）を中心軸とする直径１２１０ｍｍの円上に均等に２４個のウォーターミスト発生ノズルを設置し、火炎中心軸に向けて水平面から３０°の噴射角度、６０°の噴射範囲で平均粒径１００μｍのウォーターミストを噴射できるようにした。次に、円形の油槽の深さ１５０ｍｍまでｎ−ヘプタンを入れて着火し、上記の噴射方法で燃焼面及び火炎基部ではなく火炎中心軸に向かってウォーターミストを噴射して消火した。なお、ウォーターミストの噴射時の水圧力は０．９ＭＰａ、水流量は４８ｌ／ｍｉｎであり、水使用量は１６．８ｌであった。

各ノズルから放射されたウォーターミストは火炎の中を通過して互いに衝突し、ウォーターミストが届いている部分は冷却効果により火炎が小さくなり、衝突したミストは火炎の上昇気流に逆らい火炎の中心を下降した。下降するウォーターミスト流は燃料面に達し、燃料面の圧力が高くなり、ちょうどウォーターミストで蓋をするような形になった。このときウォーターミストが多量の水蒸気に変化することにより、酸素濃度、可燃性ガス濃度を希釈した。ウォーターミストが瞬間的に体積膨張した分、火炎の大きさが大きくなるが、燃料面では燃焼濃度範囲から外れ、炎の形成はなく、火炎が上方に持ち上がった。火炎は油槽の縁部分に残り、油槽の中心付近の燃焼は起こらなくなった。燃料面中心付近から油槽の周辺へ方向を変えたウォーターミストはさらに、火炎の縁付近で方向を上向きに変えた。火炎の縁周辺で方向を上方に変えたウォーターミストは残った火炎を下方から消炎していき、消火が完了した。この方法での消火時間は２１秒であった。

比較例１
図２に記載のように直径１４４０ｍｍ、深さ３００ｍｍの円形の油槽を用意し、油槽の縁から９９０ｍｍ上方の水平面上で火炎中心軸（油槽の垂直中心軸）を中心軸とする直径１４４０ｍｍの円の面積内に均等な配置で２５個のウォーターミスト発生ノズルを設置し、真下に向けて６０°の噴射範囲で平均粒径１００μｍのウォーターミストを噴射できるようにした。次に、円形の油槽の深さ１５０ｍｍまでｎ−ヘプタンを入れて着火し、上記の噴射方法でウォーターミストを噴射して消火した。なお、ウォーターミストの噴射時の水圧力は０．９ＭＰａ、水流量は５０ｌ／ｍｉｎであり、水使用量は２５０ｌであった。

各ノズルから放射されたウォーターミストは火炎と接触しようとするが、ウォーターミストは火炎の強い流れによって周囲に飛散するため、火炎の内部に全く到達できない。従って、この方法では５分経っても消火不能であった。

本発明の方法及びノズルによれば、プール火災の消火が火炎中心軸に向けて放射されたウォーターミストの下降流を形成することによって少ない水量で迅速かつ確実に行なうことができるので、プール火災が生じうる場所の消火に極めて有用である。

本発明の消火方法の一例を示す概略図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその立面図を示す。 従来技術の消火方法の一例を示す概略図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその立面図を示す。

Claims (7)

1. ウォータミストによる油槽のプール火災の消火方法において、
   前記油槽の燃料面の上方の複数箇所から前記油槽の垂直中心軸に向かってウォータミストを放射し、前記ウォーターミストを互いに衝突させることによって、ウォータミストの下降流を発生させ、
   その下降流が前記プール火災の火炎中で水蒸気になり、
   その水蒸気により前記火炎の内部の圧力が高まり、
   それにより前記火炎への酸素の流入が抑制される消火方法。
2. 前記燃料面の上方の水平面上で前記油槽の垂直中心軸を中心とする円状にウォーターミストを放射できるノズルを均等な間隔で複数箇所設け、
   それらのノズルを前記水平面より下方の同じ前記油槽の垂直中心軸のいずれかの位置に向けるが前記燃料面に直接向けないようにしてウォータミストを放射する請求項１に記載の消火方法。
3. ウォータミストによる油槽のプール火災の消火用ノズルにおいて、
   前記油槽の燃料面に直接向けないで前記油槽の垂直中心軸に向かってウォーターミストを放射し、前記ウォーターミストを互いに衝突させて下降流を生じさせ、その下降流が前記プール火災の火炎中で水蒸気になり、その水蒸気により前記火炎の内部の圧力を高め、それにより前記火炎への酸素の流入を抑制するように、前記燃料面の上方の水平面上に配置される複数の消火用ノズル。
4. 前記複数のノズルが、前記燃料面の上方の水平面上に円状に配置される請求項３に記載の消火用ノズル。
5. 前記複数のノズルが、前記燃料面の面積より小さい円状に配置される請求項４に記載の消火用ノズル。
6. 前記ウォーターミストの平均粒径が、５０μｍ以上５００μｍ以下である請求項３に記載の消火用ノズル。
7. 前記ウォーターミストの放射流速が、１ｍ／ｓ以上３ｍ／ｓ以下である請求項３に記載の消火用ノズル。

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