JP5926719B2 - 消火ガス噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、火災発生時に建物の消火対象空間内にＮ_２ガスまたはハロゲン化物ガスなどの消火ガスを消火剤として放出することによって消火するガス消火設備の消火ガス噴射装置に関し、さらに詳しくは消火ガスを噴射した際に発生する消火ガス導管への反力を低減することができる消火ガス噴射装置に関する。

従来から、消火剤としてＣＯ_２ガスおよびＮ_２ガスおよびハロゲン化物などの消火ガスを消火対象区画内に放出して消火を行うガス消火設備が各種の建物に装備されている。

図９は、従来技術の消火ガス噴射装置を備える消火ガス噴射部１を示す斜視図である。消火ガス噴射部１は、消火ガス供給源１５から火災発生時に供給される高圧の消火ガスを噴射する消火ガス噴射装置としての噴射ヘッド３と、噴射ヘッド３が接続される導管４とを備える。

導管４は、消火ガス供給源１５に接続される主管５と、主管５に介在される分岐管６と、分岐管６によって主管５からの消火ガスが導かれ、前記噴射ヘッド３が接続される枝管７とを有する。主管５は、建物の躯体またはその躯体に固定された基台８にＵボルトなどの締結具１０によって締結された状態で設置されている（たとえば、特許文献１参照）。

図１０は、噴射ヘッド３の内部構造を示す拡大断面図である。前記噴射ヘッド３は、枝管７の消火対象空間１１に臨んで開口する取付け部１２と、取付け部１２に螺着され、枝管７から供給される高圧の消火ガスを水平に噴射するノズル孔１３を有するノズル部材１４とを含む。

図１１Ａは消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す側面図であり、図１１Ｂは消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す平面図である。前記消火対象空間１１は、建物の４つの壁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、天井１７および床１８によって規定され、各壁１６ａ〜１６ｄのうちの１つである壁１６ｃには、前記噴射ヘッド３がノズル孔１３を消火対象空間１１内に向けて設置される。

火災の発生が図示しない火災検知装置によって検知されると、火災検知装置から消火ガス供給源１５に開弁指令信号が出力され、消火ガス供給源１５に備えられる開閉弁が閉弁状態から開弁状態に切換えられ、消火ガス充填容器内の消火ガスが加圧ガス充填容器からの加圧ガスのガス圧力によって導管４へ供給され、前記噴射ヘッド３から噴射される。

噴射ヘッド３から噴射された消火ガスは、図１１Ａの矢符Ａ１で示すように、対向する壁１６ａに当接して消火対象空間１１内を上層空間から下層空間に向かって流動するとともに、図１１Ｂの矢符Ａ２で示すように、前記対向する壁１６ａによって左右両側へ分散し、各壁１６ｂ，１６ｄに沿って前記噴射ヘッド３が設けられる壁１６ｃに向かって流動して、消火対象空間１１内が消火ガスによって満たされた状態にして消火することができる。

このように消火ガスを噴射させる噴射ヘッド３は、消火ガスを大流量で噴射するため、消火ガスの噴射方向Ａ３とは反対方向に大きな噴射反力Ｒが発生する。

本件発明者は、従来技術の消火ガス噴射装置によって消火ガスを噴射したときの噴射流量に対する噴射反力Ｒを確認するため、図１０に示す噴射ヘッド３の噴射反力Ｒを、消火ガスとしてＮ_２ガスが２０．３ｍ^３／本充填された容器１本、５本、１０本と変化させて測定試験を行った。その測定結果を表１に示す。

図１２は他の従来技術の噴射ヘッド３ａの内部構造を示す拡大断面図であり、図１３Ａは図１２に示す噴射ヘッド３ａによって噴射された消火ガスの消火対象空間１１内における流動状態を示す側面図であり、図１３Ｂは噴射ヘッド３ａから消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す平面図である。なお、図９、図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂの従来技術と対応する部分には、同一の参照符を付す。噴射ヘッド３ａは、その中心軸線に垂直な軸線上に複数のノズル孔１３ａが周方向に等間隔に形成されるノズル部材１４ａを有し、天井１７の前記中心軸線を鉛直にして設置される。

このような噴射ヘッド３ａによって、各ノズル孔１３ａから消火ガスが消火対象空間１１内で水平に噴射されると、消火ガスは、図１３Ａの矢符Ａ４で示すように、上層空間の中央部から天井１７に沿って案内された後、各壁１６ａ，１６ｃによって下方へ向かって流動し、図１３Ｂの矢符Ａ５で示すように、上層空間ではその中央部から放射状に分散した流れを形成する。

このように、この従来技術の噴射ヘッド３ａでは、各ノズル孔１３ａから枝管７の取付け部１２の軸線に対してほぼ垂直な方向に消火ガスが噴射されるので、噴射反力Ｒは発生しないが、噴射ヘッド３ａの直下の領域へ消火ガスを直接噴射することができないという問題がある。

特開平８−１７３５６５号公報

本発明の目的は、消火ガスを噴射ノズルの軸線に沿って噴射することができるとともに、消火ガスの噴射による噴射反力を低減することができる消火ガス噴射装置を提供することである。

本発明は、
消火ガス供給源から高圧の消火ガスが供給される導管の消火対象空間に臨んで開口する取付け部に設けられる消火ガス噴射装置であって、
（ａ）取付け部に接続されるノズル部材であって、
取付け部の軸線と共通な一直線上にノズル部材の軸線を有する筒状であり、
前記導管から供給される前記高圧の消火ガスを噴出するノズル孔であって、取付け部の軸線に直交する軸線を有する複数のノズル孔が設けられるノズル部材と、
（ｂ）案内部材であって、
（ｂ１）取付け部の軸線と共通な前記一直線上に軸線を有する直円筒状の周壁であって、
ノズル部材よりも周壁の軸線方向一方に突出して延びる遊端部を有し、かつノズル孔よりも周壁の軸線方向他方に延びる基端部を有する周壁と、
（ｂ２）中央に取付け部が挿通され、周壁の基端部を塞いで設けられ、取付け部の軸線に垂直な円板状端板とを有する案内部材とを含み、
（ｃ）取付け部における周壁の前記軸線方向一方寄りの先端部は、端板よりも周壁の前記軸線方向一方に突出して延び、かつ、周壁の遊端部よりも軸線方向他方にあり、
この先端部の突出部分は、ノズル部材内に嵌り込み、
ノズル部材は、周壁の前記軸線方向一方側で円板状部材で塞がれ、
（ｄ）ノズル部材の外周面と、案内部材の周壁の内周面と端板とによって規定されるガス案内面によって、各ノズル孔から噴出する消火ガスを周壁の前記軸線方向一方へ導き、かつその導かれる方向とは反対方向への噴射反力を低減させることを特徴とする消火ガス噴射装置である。

本発明は、
端板は、取付け部に固定されることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル部材のノズル孔から噴射された消火ガスは、案内部材の周壁および端板のガス案内面によって案内されるので、このガス案内面にはノズル孔から噴射された消火ガスが当接し、ノズル孔から噴射される消火ガスの噴射方向に対する噴射反力が低減される。また、ガス案内面は、ノズル孔にノズル部材の外部側から対向するように周壁の内周部から端板にわたって形成されているので、ノズル部材のノズル孔の形成される位置および方向にかかわらず、ノズル孔から噴射された消火ガスをガス案内面によってノズル部材へ軸線に沿って導くことができ、これによって消火ガスを噴射ヘッドの軸線に沿って噴射し、噴射ヘッドの対向領域へも消火ガスを短時間で供給して消火対象空間全体に充満させることができる。

本発明の一実施形態の消火ガス噴射装置３０を示す簡略化した断面図である。 図１に示す消火ガス噴射装置３０が導管３２に取付けられた概略の状態を図解の便宜のために簡略化して示す斜視図である。 図２Ａに示す枝管４５を立ち下がり管として主管４３に分岐管４４によって接続した概略の状態を図解の便宜のために簡略化して示す斜視図である。 本発明の参考例の消火ガス噴射装置３０ａを示す簡略化した断面図である。 本発明の他の参考例の消火ガス噴射装置３０ｂを示す簡略化した断面図である。 本発明のさらに他の参考例の消火ガス噴射装置３０ｃを示す簡略化した断面図である。 本発明の参考例の消火ガス噴射装置３０ｄを示す簡略化した断面図である。 本発明の他の参考例の案内部材６４を備える消火ガス噴射装置を示す簡略化した断面図である。 本発明のさらに他の参考例の案内部材６６を備える消火ガス噴射装置を示す簡略化した断面図である。 従来技術の消火ガス噴射装置を備える消火ガス噴射部１を示す斜視図である。 噴射ヘッド３の内部構造を示す拡大断面図である。 消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す側面図である。 消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す平面図である。 他の従来技術の噴射ヘッド３ａの内部構造を示す拡大断面図である。 図１２に示す噴射ヘッド３ａによって噴射された消火ガスの消火対象空間１１内における流動状態を示す側面図である。 噴射ヘッド３ａから消火対象空間１１内に噴射された消火ガスの流動状態を示す平面図である。

図１は、本発明の一実施形態の消火ガス噴射装置３０を示す簡略化した断面図である。本実施形態の消火ガス噴射装置３０は、消火ガス供給源３１から高圧の消火ガスが供給される導管３２の消火対象区画とも呼ばれる消火対象空間３３に臨んで開口する取付け部３４に設けられて接続され、前記導管３２から供給される高圧の消火ガスを噴出する複数のノズル孔３５を有するノズル部材３６と、ノズル部材３６の各ノズル孔３５にノズル部材３６の外方側から対向するガス案内面３７が内周部に形成される周壁３８を有する案内部材３９とを含む。

ノズル部材３６の各ノズル孔３５は、取付け部３４の軸線Ｌ１に直交する軸線Ｌ２上に、前記取付け部３４の軸線Ｌ１に関して周方向に等間隔をあけて複数（本実施形態では、たとえば４）形成される。案内部材３９は、前述した周壁３８と、周壁３８の軸線方向一端部から半径方向内方に形成される端板４１とを有する。端板４１はたとえば円板状であって、その中央には前記取付け部３４が挿通する挿通孔４２が形成される。挿通孔４２には取付け部３４が挿通し、端板４１と挿通孔４２に臨む内周部が取付け部３４の外周部に、たとえば溶接によって固定される。これらの端板４１と取付け部３４とは、溶接に限るものではなく、たとえばナットなどのねじ部材によって連結されてもよい。取付け部３４の先端部は、端板４１の挿通孔を挿通して周壁３８によって外囲される空間内に突出し、この突出部分には前記ノズル部材３６が装着される。ノズル部材３６と取付け部３４の突出部分との接合は、たとえば取付け部３４の先端部に外ねじを刻設し、ノズル部材３６の内周部に内ねじを刻設して螺着するようにしてもよい。
構成をさらに述べる。図１に明らかに示されるように、ノズル部材３６は、取付け部３４の軸線と共通な一直線上にノズル部材３６の軸線を有する筒状である。
案内部材３９の周壁３８は、取付け部３４の軸線と共通な前記一直線上に軸線を有する直円筒状であって、ノズル部材３６よりも周壁３８の軸線方向一方（図１の左方）に突出して延びる遊端部を有し、かつノズル孔３５よりも周壁３８の軸線方向他方（図１の右方）に延びる基端部を有する。端板４１は、その中央に取付け部３４が挿通され、周壁３８の軸線方向他方（図１の右方）である基端部を塞いで設けられ、取付け部３４の軸線に垂直な円板状である。取付け部３４における周壁３８の前記軸線方向一方（図１の左方）寄りの先端部は、端板４１よりも周壁３８の前記軸線方向一方（図１の左方）に突出して延びる突出部分を有し、かつ、周壁３８の遊端部よりも軸線方向他方（図１の右方）にある。この取付け部３４の前記突出部分は、ノズル部材３６内に嵌り込む。ノズル部材３６は、周壁３８の前記軸線方向一方（図１の左方）側で円板状部材で塞がれている。案内部材３９は、ノズル部材３４の外周面と周壁３８の内周面と端板４１とによって規定されるガス案内面によって、各ノズル孔３５から噴出する消火ガスを周壁３８の前記軸線方向一方（図１の左方）へ導き、かつその導かれる方向とは反対方向への噴射反力を低減させる。

図２Ａは、図１に示す消火ガス噴射装置３０が導管３２に取付けられた状態を示す斜視図である。導管３２は、消火ガス供給源３１に接続される主管４３と、主管４３に介在される分岐管４４と、分岐管４４によって主管４３からの消火ガスが導かれ、前記ノズル部材３６が接続される枝管４５とを有する。枝管４５は，分岐管４４によって主管４３から上方に立ち上がって接続され、その上端部は直角に屈曲して取付け部３４を形成する。

前記消火ガスは、Ｎ_２ガスまたはハロゲン化物ガスなどが用いられ、火災発生時に消火対象空間３３内に消火ガスを噴射させ、消火を行うことができる。

本発明の実施の他の形態として、図２Ｂに示すように、枝管４５は、分岐管４４によって主管４３から立ち下がるように接続してもよい。この場合にも、枝管４５の取付け部３４にノズル部材３６と周壁３８とが設けられる。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。

本件発明者は、本実施形態の消火ガス噴射装置３０の噴射反力Ｒが低減されることを確認するため、噴射反力Ｒの測定試験を行った。

（試験条件）
案内部材３９の内径Ｄ１＝φ１２８ｍｍ
ノズル部材３６の外径Ｄ２＝φ４５ｍｍ
ノズル孔３５の内径ｄ＝φ５．５ｍｍ
ノズル孔３５の数ｎ＝４

このような噴射反力Ｒを測定した結果、図１０に示す従来の噴射ヘッド３に比べて噴射
反力Ｒが約１／４に低減することが確認された。

図３は、本発明の参考例の消火ガス噴射装置３０ａを示す簡略化した断面図である。なお、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本参考例の消火ガス噴射装置３０ａは、ノズル部材３６から同一軸線上に延びる連結片４９によって連結された円板状の受圧板５０を有する。この受圧板５０は、ノズル側ガス流案内部である外周部が周壁３８とノズル部材３６との間の空間に消火ガスの流れ方向下流側から臨む。受圧板５０は、その外径Ｄ３は、ノズル部材３６の外径Ｄ２よりも大きく、かつ案内部材３９の内径Ｄ１よりも小さく（Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ１）に選ばれ、好ましくは（Ｄ１＋Ｄ２）／２に選ばれる。受圧板５０の外周部５１と案内部材３９の開口周縁部５２とは、噴射方向に先細状の円錐台面によって規定される開口を形成し、ノズル孔３５から噴射された消火ガスを前記開口を介して円錐台状に噴出させ、前述の図１２に示す従来の噴射ヘッド３ａに比べて消火ガス噴射装置３０ａが対向する領域の消火ガスの到達時間を短縮して消火対象空間全体に消火ガスを短時間で充満させることができる。
構成をさらに述べる。図３に明らかに示されるように、連結片４９は、ノズル部材３６に、その軸線上で、周壁３８の軸線方向一方（図３の左方）に延びて取付けられる。受圧板５０は、連結片４９に連結され、周壁３８よりもその周壁３８の軸線方向一方（図３の左方）に突出して配置され、取付け部３４の軸線と周壁３８の軸線とに共通な一直線に垂直な円板状に形成され、周壁３８とノズル部材３６との間の空間に消火ガスの流れ方向下流側から臨むノズル側ガス流案内部を形成する。

本発明の他の参考例では、前記受圧板５０の外径Ｄ３が案内部材３９の外径Ｄ１よりも大きく（Ｄ２＜Ｄ１＜Ｄ３）選ばれてもよい。

本件発明者は、本参考例の消火ガス噴射装置３０ａの噴射反力を確認するため、枝管４５の背後に図３の仮想線５３で示すようにロードセルを設けて噴射反力Ｒの測定試験を行った。

（測定条件）
案内部材３９の内径Ｄ１＝φ１２８ｍｍ
ノズル部材３６の外径Ｄ２＝φ４５ｍｍ
受圧板５０の外径Ｄ３＝φ１１５ｍｍ
ノズル孔３５の内径ｄ＝φ５．５ｍｍ
ノズル孔３５の数ｎ＝４

このような消火ガス噴射装置３０ａの噴射反力Ｒの測定試験を行った結果、前述の実施形態の消火ガス噴射装置３０に比べてさらに噴射反力Ｒを低減できることが確認された。

図４は、本発明のさらに他の参考例の消火ガス噴射装置３０ｂを示す簡略化した断面図である。なお、前述の各実施形態および参考例と対応する部分には、同一の参照符を付す。本参考例の消火ガス噴射装置３０ｂにおいて、注目すべきは、案内部材３９の周壁３８の内周面および端板４１の内面に吸音材５６が貼着されることである。このように案内部材３９の周壁３８の内周面および端板４１の内面に吸音材５６を貼着することによって、各ノズル孔３５から消火ガスが噴射されることによって発生した大きな噴射音を吸収して、消音効果を達成することができる。

図５は、本発明のさらに他の参考例の消火ガス噴射装置３０ｃを示す簡略化した断面図である。なお、前述の各実施形態および参考例と対応する部分には、同一の参照符を付す。本参考例の消火ガス噴射装置３０ｃは、建物の壁５７に形成された直円柱状の貫通孔５８に先端部が差込まれて固定される有底直円筒状の案内部材５９を含み、その他の構成は前述の図３および図４の各参考例と同様である。

本参考例の案内部材５９の周壁３８は、軸線方向に長く形成され、たとえば図３および図４に示す案内部材３９の周壁３８の軸線方向の長さＬ１０の約２〜１０倍の長さＬ１１＝２Ｌ〜１０Ｌに選ばれる。案内部材５９の周壁３８の内周面および端板４１の内面には、吸音手段として前述と同様な吸音材６１が貼着される。

このような案内部材５９を用いることによって、各ノズル孔３５で発生した噴射音が案内部材５９の消火対象空間３３に臨んで開口する開口端に至るまでの間に減衰し、大きな噴射音が消火対象空間３３内に放出されることを抑制することができる。

図６は、本発明の参考例の消火ガス噴射装置３０ｄを示す簡略化した断面図である。なお、前述の各実施形態および参考例と対応する部分には、同一の参照符を付す。本参考例の消火ガス噴射装置３０ｄは、球面の一部を成すガス案内面３７を有する案内部材６０を含み、その他の構成は前述の図１の実施形態および参考例と同様である。

本参考例の案内部材６０を用いることによって、各ノズル孔３５から噴射された消火ガスを円滑に消火対象空間３３に向けて導き、案内部材６０によるガス流の流路損失を少なくして、噴射反力Ｒを低減することができる。

本件発明者は、本参考例の消火ガス噴射装置３０ｄの噴射反力Ｒを確認するため、図６に仮想線５３で示すように、枝管４５の背後にロードセルを設置し、噴射反力Ｒの測定試験を行った。

（測定条件）
案内部材６０の開口部内径Ｄ１＝φ１４６ｍｍ
ノズル部材３６の外径Ｄ２＝φ４５ｍｍ
ノズル孔３５の内径ｄ＝φ５．４ｍｍ
ノズル孔３５の数ｎ＝４
ガス案内面の曲率半径Ｒ１＝７３ｍｍ

このような消火ガス噴射装置３０ｄの噴射反力Ｒを測定した結果、前述の図１０の従来技術に比べて、噴射反力Ｒを約１／２に低減できることを確認した。

本発明の他の参考例として、図７に示すように、周壁３８の端板４１とは反対側の軸線方向一端部に連なって、半径方向内方に延びる円環状の受圧部６３が周壁側ガス流案内部として設けられる案内部材６４を、前記案内部材３９，５９，６０に代えて用いるようにしてもよい。

受圧部６３は、周壁３８とノズル部材３６との間の空間に消火ガスの流れ方向下流側から臨む。このような案内部材６４によって、各ノズル孔３５から噴射された消火ガスの圧力を受圧部６３によって受圧し、噴射反力Ｒから相殺して低減することができる。

本発明のさらに他の参考例として、図８に示すように、周壁３８の端板４１とは反対側の軸線方向一端部に連なって、前記端板４１から軸線方向に離反するにつれて外径が小さくなる円錐台状の受圧部６５が周壁側ガス流案内部として設けられる案内部材６６を、前記案内部材３９，５９，６０，６４に代えて用いるようにしてもよい。

受圧部６５は、周壁３８とノズル部材３６との間の空間に消火ガスの流れ方向下流側から臨む。このような案内部材６４によってもまた、各ノズル孔３５から噴射された消火ガスの圧力を受圧部６５によって受圧し、噴射反力Ｒから相殺して低減することができる。

本発明は、次の実施の形態が可能である。
（１）消火ガス供給源から高圧の消火ガスが供給される導管の消火対象空間に臨んで開口する取付け部に設けられる消火ガス噴射装置であって、取付け部に接続され、前記導管から供給される前記高圧の消火ガスを噴出するノズル孔を有するノズル部材と、予め定める固定位置に固定される筒状の案内部材であって、内周部に、ノズル部材のノズル孔にノズル部材の外部側から対向するガス案内面が形成される案内部材とを含むことを特徴とする消火ガス噴射装置。

ノズル部材のノズル孔から噴射された消火ガスは、案内部材の周壁の内周部に形成されるガス案内面によって案内されるので、このガス案内面にはノズル孔から噴射された消火ガスが当接し、ノズル孔から噴射される消火ガスの噴射方向に対するガス案内面の角度に応じて噴射反力が低減される。また、ガス案内面はノズル孔にノズル部材の外部側から対向するように周壁の内周部に形成されているので、ノズル部材のノズル孔の形成される位置および方向にかかわらず、ノズル孔から噴射された消火ガスをガス案内面によってノズル部材の軸線に沿って導くことができ、これによって消火ガスを噴射ヘッドの軸線に沿って噴射し、噴射ヘッドの対向領域へも消火ガスを短時間で供給して消火対象空間全体に充満させることができる。

３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 消火ガス噴射装置
３１ 消火ガス供給源
３２ 導管
３３ 消火対象空間
３４ 取付け部
３５ ノズル孔
３６ ノズル部材
３７ ガス案内面
３８ 周壁
３９，５９，６０，６４，６６ 案内部材
４１ 端板
４９ 連結片
５０ 受圧板
５６ 吸音材

Claims (2)

1. 消火ガス供給源から高圧の消火ガスが供給される導管の消火対象空間に臨んで開口する取付け部に設けられる消火ガス噴射装置であって、
   （ａ）取付け部に接続されるノズル部材であって、
   取付け部の軸線と共通な一直線上にノズル部材の軸線を有する筒状であり、
   前記導管から供給される前記高圧の消火ガスを噴出するノズル孔であって、取付け部の軸線に直交する軸線を有する複数のノズル孔が設けられるノズル部材と、
   （ｂ）案内部材であって、
   （ｂ１）取付け部の軸線と共通な前記一直線上に軸線を有する直円筒状の周壁であって、
   ノズル部材よりも周壁の軸線方向一方に突出して延びる遊端部を有し、かつノズル孔よりも周壁の軸線方向他方に延びる基端部を有する周壁と、
   （ｂ２）中央に取付け部が挿通され、周壁の基端部を塞いで設けられ、取付け部の軸線に垂直な円板状端板とを有する案内部材とを含み、
   （ｃ）取付け部における周壁の前記軸線方向一方寄りの先端部は、端板よりも周壁の前記軸線方向一方に突出して延び、かつ、周壁の遊端部よりも軸線方向他方にあり、
   この先端部の突出部分は、ノズル部材内に嵌り込み、
   ノズル部材は、周壁の前記軸線方向一方側で円板状部材で塞がれ、
   （ｄ）ノズル部材の外周面と、案内部材の周壁の内周面と端板とによって規定されるガス案内面によって、各ノズル孔から噴出する消火ガスを周壁の前記軸線方向一方へ導き、かつその導かれる方向とは反対方向への噴射反力を低減させることを特徴とする消火ガス噴射装置。
2. 端板は、取付け部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の消火ガス噴射装置。

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