JP4966793B2

JP4966793B2 - 消火設備

Info

Publication number: JP4966793B2
Application number: JP2007234096A
Authority: JP
Inventors: 明彦横尾
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2009065996A

Description

この発明は、常温・常圧で液体である消火剤を火源に降らすことにより火災を消火する消火設備に関するものである。

従来、水に濡れることを心配する場所の消火にはハロン１３０１などのハロゲン系消火剤が使用されていたが、オゾン層破壊を防止するために使用が禁止された。そこで、代替品として、ペンタフルオロプロパンやトリフルオロメタンなどのフッ素系消火剤が使用されてきた。しかし、これらのフッ素系消火剤は、地球温暖化指数が大きいという問題があるともに沸点が氷点下であるので高圧にして放射しなければならず消火設備として高価になってしまうという問題があった。

これらの問題を解決するために、沸点が４９℃と室温より高く、地球温暖化指数も二酸化炭素並のドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３オンが提案されている。ドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３オンはノズルから液滴として放射されるので、ペンタフルオロプロパンやトリフルオロメタンなどのフッ素系消火剤のように高圧で放射しなくても、１ＭＰａ以下の低圧で放射しても火炎を貫通して火源に到達できるし、気体のように横に拡がり難く局所消火に適している。また、低圧で加圧するだけで良いので、配管やバルブなどに低価格の部材が使用することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１７０１７号公報

しかし、低圧で放射したドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３オンの液滴は、放射するノズルにもよるが、直径が２００μｍから１ｍｍと大きく、高圧放射に比べて全体の表面積が小さいので、気化効率が悪くなるという問題がある。そのため液体燃料火災では、気化し切れなかった液滴が油面を貫通して油層の底に溜まってしまい、消火に寄与しない無駄な消火剤が増えてしまい、相対的に消火に必要な消火剤量も増えるという問題がある。

この発明の目的は、常温・常圧下で液相である消火剤を低圧で放射しても気化効率が良好で消火剤の使用効率が高い消火設備を提供することである。

この発明に係る消火設備は、消火剤収容容器に蓄えられ、常温・常圧下で液相であって且つ火災熱によって気化するフルオロケトン系消火剤を、配管を経由して、１ＭＰａ以下の低圧で、ノズルから放射する消火設備であって、上記消火剤には、直径が５０μｍ以下の気泡であるマイクロバブルが混合され、上記ノズルから放射される上記フルオロケトン系消火剤は、上記マイクロバブルが混合された直径２００μｍ〜１ｍｍの液滴である。

この発明に係る消火設備の効果は、常温・常圧では液体である消火剤に気泡、より好ましくは液体中に長時間滞留するマイクロバブルが混合された混相消火剤が低圧に加圧されて消火剤放射ノズルから液滴で放射されるので、放射された液滴が火炎により加温されてマイクロバブルの容積が膨張することにより直径の小さな複数の液滴に分割されて気化が容易になり液滴のまま残る消火剤が大幅に少ないということである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る消火設備に適用される混相消火剤は、常温・常圧下では液相の消火剤に気泡を混合したものである。気泡には気相のガスが含まれており、このように液相と気相とが混合されているので混相消火剤と称す。
消火剤は、フルオロケトン系消火剤（例えば、ドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３オン（示性式で表すとＣＦ_３ＣＦ_２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ_３）_２となる））、強化液（炭酸カリウムを主成分とする水溶液消火剤）、浸潤剤（リン酸アンモニウムを主成分とする水溶液消火剤）などを適用することができる。なお、以下の説明ではドデカフルオロ−２−メチルペンタン−３オン、すなわち３Ｍ（登録商標）社製Ｎｏｖｅｃ（登録商標）１２３０を消火剤として適用する。

気泡に適用されるガスは、空気、より好ましくは、窒素ガス（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、不活性ガス（例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）、キセノンガス（Ｘｅ）、ラドンガス（Ｒｎ）またはこれらの混合ガス）、フッ素系ガス（例えば、ヘプタフルオロプロパン、トリフルオロメタン、またはこれらの混合ガス）などの消火ガスである。
気泡は消火剤が液滴になったときに液滴内に内包されていれば良いので、液滴の直径が４００μｍ以上のときには１５０μｍ以下であれば良い。しかし、消火剤内に安定して滞留するためには、液体中に長時間滞留するマイクロバブルが好ましい。なお、マイクロバブルは、液体中に長時間滞留する小さな直径の気泡であり、例えば、直径が５０μｍ以下の気泡をマイクロバブルと称す。また、以下の説明では気泡として窒素ガスからなるマイクロバブルをＮｏｖｅｃ１２３０に混合する。

図１は、この発明の実施の形態１に係る消火設備の構成図である。
この発明の実施の形態１に係る消火設備は、混相消火剤が溜まる消火剤タンク１（消火剤収容容器の一例）、消火剤タンク１から混相消火剤を汲み上げ加圧して送り出す加圧送液装置２、加圧送液装置２に一端が連結され途中で２つに分岐した加圧された混相消火剤を導く送液配管３、一端が送液配管の２つの他端にそれぞれ連結されて混相消火剤の放射を制御する２つの放射選択弁４ａ、４ｂ、２つの放射選択弁４ａ、４ｂそれぞれの他端に配管を介して連結される４つの消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、消火剤タンク１内の消火剤または混相消火剤を汲み上げてマイクロバブルを発生して消火剤タンク１に戻すマイクロバブル発生装置６、マイクロバブル発生装置６にマイクロバブルの素になるガスを供給するガス発生装置７、４つの消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置された近傍に設置される２つの火災センサ８ａ、８ｂ、および、消火設備全体を制御する制御装置９を備える。

加圧送液装置２は、制御装置９と加圧送液配線１１を介して接続されている。
２つの放射選択弁４ａ、４ｂは、制御装置９と２本の放射選択配線１２を介して接続されている。
マイクロバブル発生装置６は、制御装置９とマイクロバブル発生配線１３を介して接続されている。
２つの火災センサ８ａ、８ｂは、制御装置９と火災センサ配線１４を介して接続されている。

なお、この発明の実施の形態１に係る消火設備は、消火を担当する領域として２つの領域を設定し、それぞれの領域に火災センサ８、２つの消火剤放射ノズル５、放射選択弁４を配置したが、消火を担当する領域の数は２つに限るものではない。また、各領域に配置する火災センサ８の数も１つに限るものではなく、消火剤放射ノズル５の数も２つに限るものではない。

制御装置９は、所定の周期、例えば１週間毎にマイクロバブル発生装置６に消火剤タンク１に溜まっているＮｏｖｅｃ１２３０にマイクロバブルを混合するよう指令を送る。なお、消火設備が新たに設置されたときまたはメンテナンスの際に消火剤タンク１が空にされたときは新たなＮｏｖｅｃ１２３０が注がれるので消火剤タンク１に溜まっているＮｏｖｅｃ１２３０にはマイクロバブルは混合されていないが、それ以外のときにはＮｏｖｅｃ１２３０には濃度は別としてマイクロバブルが混合されている。
ガス発生装置７は、マイクロバブル発生装置６と連動して稼動し、空気中から窒素ガスを取り出してマイクロバブル発生装置６に供給する。なお、マイクロバブル発生装置６にガスを供給する供給源としてガス発生装置７の代わりにガスボンベを備えても良い。
マイクロバブル発生装置６は、制御装置９からの指令に従って消火剤タンク１からＮｏｖｅｃ１２３０を汲み上げ且つガス発生装置７から供給される窒素ガスを受け取り、汲み上げたＮｏｖｅｃ１２３０の中に窒素ガスをマイクロバブルとして混合し、マイクロバブルを混合したＮｏｖｅｃ１２３０を消火剤タンク１に戻す。

このようにして常時消火剤タンク１に窒素ガスのマイクロバブルが混合されたＮｏｖｅｃ１２３０からなる混相消火剤が溜められている。特に、直径が５０μｍ以下のマイクロバブルが混合されていると、マイクロバブルに作用する浮力が小さくなり消火剤中に長時間マイクロバブルを滞留することができ、消火の最初から混相消火剤を放射することができる。

火災センサ８ａ、８ｂは、消火を担当する領域毎に配置され、火災を感知したとき火災センサ配線１４を介して制御装置９に火災感知信号を送信する。
制御装置９は、火災感知信号を受信すると、加圧送液装置２に送液開始指令を送信する。また、制御装置９は、火災感知信号を送信した火災センサ８ａ、８ｂが配置されている消火を担当する領域を特定し、特定した消火を担当する領域の対応する放射選択弁４ａ、４ｂに開放指令を送信する。
消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、消火を担当する領域毎に少なくとも１つが配置されている。この消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、開放型であり、消火を担当する領域毎に配置された火災センサ８ａ、８ｂが火災を感知したとき加圧送液装置２により加圧された混相消火剤が放射選択弁４ａ、４ｂが開放されることにより消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから混相消火剤が液滴として放射される。
加圧送液装置２は、制御装置９から送液開始指令を受信すると、消火剤タンク１から混相消火剤を汲み上げ所定の圧力、例えば０．５ＭＰａ位の圧力で加圧して送液配管３に送り出す。
放射選択弁４ａ、４ｂは、制御装置９から開放指令を受信すると、内蔵する弁を開放する。

消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから０．５ＭＰａに加圧された混相消火剤が放射され、火元に到達するまでの液滴の様子を説明する。
０．５ＭＰａに加圧された混相消火剤は、消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから直径約２００μｍから１ｍｍ位の液滴として放射される。そして、放射された液滴内には直径５０μｍ以下のマイクロバブルが存在している。
放射された液滴は、火炎を貫通して火源に到達するのであるが、火炎を通過するとき内部に存在するマイクロバブルの容積が増大して複数の径の小さなＮｏｖｅｃ１２３０の液滴に壊される。壊されたＮｏｖｅｃ１２３０の液滴は火源の熱により容易に気化して消火に寄与する。

次に、マイクロバブルを混合したＮｏｖｅｃ１２３０を消火剤として用いたときの消火剤効率について説明する。
マイクロバブルを体積比率０．５％混合した混相消火剤を０．５ＭＰａで加圧して消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから放射された液滴は平均直径が６００μｍである。そして、油を注いだパッドに着火して火災を起こし、起こした火災を消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから混相消火剤を放射して消火したときに油の下に溜まっているＮｏｖｅｃ１２３０の量を確認すると放射したＮｏｖｅｃ１２３０の５％しか溜まっていないことが分かった。一方、マイクロバブルを混合しないＮｏｖｅｃ１２３０を同じ条件で消火に用いたときには３０％のＮｏｖｅｃ１２３０が油の下に溜まっていた。

このように直径が２００μｍから１ｍｍの液滴が直径１００μｍ以下の細かい複数の液滴になり、細かい液滴は殆ど火炎および火源で気化しまうので、液滴のまま残るＮｏｖｅｃ１２３０を大幅に減らすことができる。
また、放射する液滴は直径が２００μｍから１ｍｍで良いので、混相消火剤を０．５ＭＰａのよう低圧で加圧すれば良く、加圧送液装置２、送液配管３、消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに加わる圧力が低く低価格の部材を使用できる。

なお、この発明の実施の形態１に係る消火設備では、消火剤タンク１に常時マイクロバブルを混合した混相消火剤を溜めておき、火災が感知されたとき最初から混相消火剤を放射するようにしているが、火災が感知されたとき消火剤タンク１に溜められたマイクロバブルが混合されない消火剤を放射するとともにマイクロバブル発生装置６を稼動して消火剤タンク１に溜まっている消火剤にマイクロバブルを混合しても良い。

また、この発明の実施の形態１に係る消火設備は、開放型の消火剤放射ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを適用しているが、閉鎖型の消火剤放射ノズルを適用し放射選択弁４ａ、４ｂなどを省略しても良い。
また、この発明の実施の形態１に係る消火設備は、消火剤としてＮｏｖｅｃ１２３０を用いて水に濡れることも防げるが、水に濡れても構わない場所であれば、消火剤として水系消火剤を用いても良い。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る消火設備の構成図である。
この発明の実施の形態２に係る消火設備は、この発明の実施の形態１に係る消火設備の消火剤タンク１および加圧送液装置２の代わりに消火剤加圧タンク２１、加圧ガスボンベ２２および加圧ガス起動装置２３を備え、後述するように、マイクロバブル発生装置６およびガス発生装置７は分離されていることが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

消火剤加圧タンク２１は、上部には加圧ポート２４と消火剤取出口２５とが設けられ、加圧ポート２４に加圧ガスを供給すると消火剤取出口２５から加圧された混相消火剤が送液配管３に送りだされる。
加圧ガスボンベ２２は、所定の圧力、例えば０．５ＭＰａの窒素ガスが充填されている。
加圧ガス起動装置２３は、制御装置９から送液開始指令を受信すると加圧ガスボンベ２２の出口と消火剤加圧タンク２１の加圧ポート２４とを連通し、加圧ポート２４に０．５ＭＰａの窒素ガスが供給されるようにする。加圧ガス起動装置２３は、起動配線２６を介して制御装置９に接続されている。
制御装置９は、火災感知信号を受信すると、加圧ガス起動装置２３に送液開始指令を送信する。また、制御装置９は、火災感知信号を送信した火災センサ８ａ、８ｂが配置されている消火を担当する領域を特定し、特定した消火を担当する領域の対応する放射選択弁４ａ、４ｂに開放指令を送信する。

消火剤加圧タンク２１には、図示しない専門の混合ステーションで消火剤にマイクロバブルを混合した混相消火剤を注入してから現地に搬送するので、マイクロバブル発生装置６とガス発生装置７を混合ステーションだけに配置すれば良く、複数の消火設備を必要とする場合には全体として設備費用が安くすることができる。

なお、実施の形態２に係る消火設備においては、加圧ガスボンベ２２に所定の圧力（混相消火剤の放射圧力としての低圧）の窒素ガスを充填するようにしたが、高圧（例えば、１４ＭＰａ）の窒素ガスを充填しても良い。その場合、加圧ガス起動装置２３と加圧ポート２４との間、または送液配管３に、窒素ガスまたは加圧された混相消火剤を所定の圧力に減圧するための圧力調整弁を設けるようにしても良い。

また、実施の形態２に係る消火設備においては、消火剤加圧タンク２１と加圧ガスボンベ２２を別々のものとして、所謂加圧式としたが、所謂蓄圧式としても良い。その場合、加圧ガスボンベ２２、加圧ガス起動装置２３、加圧ポート２４を削除し、消火剤加圧タンク２１内に混相消火剤と窒素ガスを一体に封入し、また、消火剤取出口２５から送り出された加圧された混相消火剤を所定の圧力に減圧するための圧力調整弁、および起動配線２６を介して、制御装置９から送液開始指令を受信して開弁する自動開閉弁を送液配管３に設けるようにしても良い。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る消火設備の構成図である。
この発明の実施の形態３に係る消火設備は、この発明の実施の形態１に係る消火設備のマイクロバブル発生装置６を消火剤タンク１の近傍から送液配管３の途中に介設したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

マイクロバブル発生装置６は、加圧送液装置２により加圧されたＮｏｖｅｃ１２３０が注入され、注入されたＮｏｖｅｃ１２３０にガス発生装置７から供給される窒素ガスを直径５０μｍ以下のマイクロバブルとして混合して送液配管３に送り出す。

このように放射される消火剤だけにマイクロバブルを混合するので、マイクロバブル発生装置６のマイクロバブル発生容量が少なくてすみ、小型のマイクロバブル発生装置６で十分である。

この発明の実施の形態１に係る消火設備の構成図である。この発明の実施の形態２に係る消火設備の構成図である。この発明の実施の形態３に係る消火設備の構成図である。

符号の説明

１消火剤タンク、２加圧送液装置、３送液配管、４、４ａ、４ｂ放射選択弁、５、５ａ〜５ｄ消火剤放射ノズル、６マイクロバブル発生装置、７ガス発生装置、８ａ、８ｂ火災センサ、９制御装置、１１加圧送液配線、１２放射選択配線、１３マイクロバブル発生配線、１４火災センサ配線、２１消火剤加圧タンク、２２加圧ガスボンベ、２３加圧ガス起動装置、２４加圧ポート、２５消火剤取出口、２６起動配線。

Claims

消火剤収容容器に蓄えられ、常温・常圧下で液相であって且つ火災熱によって気化するフルオロケトン系消火剤を、配管を経由して、１ＭＰａ以下の低圧で、ノズルから放射する消火設備であって、
上記消火剤には、直径が５０μｍ以下の気泡であるマイクロバブルが混合され、
上記ノズルから放射される上記フルオロケトン系消火剤は、上記マイクロバブルが混合された直径２００μｍ〜１ｍｍの液滴である
ことを特徴とする消火設備。
上記消火剤は、上記マイクロバブルを体積比率で０．５％混合したことを特徴とする請求項１に記載の消火設備。
マイクロバブル発生装置を備え、
上記マイクロバブル発生装置を、上記配管の途中に介設した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の消火設備。
上記気泡には不活性ガスまたはフッ素系ガスが含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の消火設備。