JP6116114B2 - ノズル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、火災発生時に建物の消火対象区画内に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、消火対象区画内の消火ガス濃度を消炎濃度以上にして消火するガス系消火設備の消火ガス噴射装置として有利に実施することができるノズル構造体に関し、さらに詳しくは、消火対象区画内に設けられる噴射ヘッドから消火ガスを噴射した際に発生する大音響を低減することができるノズル構造体に関する。

従来から、建物には、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、その消火対象区画内の消火ガス濃度を消炎濃度以上にすることによって消火を行うノズル構造体を備えたガス系消火設備が装備されている。

図８は、従来技術のノズル構造体１を有するガス系消火設備を示す斜視図である。従来のガス系消火設備に具備されるノズル構造体１は、消火ガス供給源２から火災発生時に供給される高圧の消火ガスを消火対象区画内に向けて噴射する噴射ヘッド３と、噴射ヘッド３が接続され、消火ガス供給源２から噴射ヘッド３へ消火ガスを導く導管４とを備える。

導管４は、消火ガス供給源２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から消火ガスが導かれ、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およびブラケット９にＵボルトなどの締結具１０によって締結され、消火ガス噴射時におけるガス噴射反力などに起因する噴射ヘッド３の変位が阻止された状態で設置されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−１７３５６５号公報

前記従来の技術では、消火ガス供給源２から導管４を経て供給される高圧の消火ガスを噴射ヘッド３から大量に噴射するため、噴射ヘッド３のノズル部１１に形成されるノズル孔１２から高速で噴射される消火ガス流によって、いわば空気を切り裂くような大音響を発生してしまうという問題がある。

本発明の目的は、噴射ヘッドからの消火ガスの噴射流に起因する音響を減衰させることができるノズル構造体を提供することである。

本発明は、
（ａ）ノズル部であって、
ノズル部における消火ガスの噴射方向上流側に、ノズル部の軸線Ｌ１に同軸に設けられ、消火ガス供給源から供給される高圧の消火ガスを導く導管の端部に接続される取付け筒部と、
取付け筒部の噴射方向下流で前記軸線Ｌ１に同軸に連なって、取付け筒部よりも半径方向外方に拡がって設けられる端壁と、
前記軸線Ｌ１に同軸に端壁から噴射方向下流に、取付け筒部よりも半径方向外方に拡がる空間を形成して、連なる隔壁部とを有し、
隔壁部には、複数のノズル孔が、前記軸線Ｌ１に平行に延び、各ノズル孔を通過する消火ガスの流速が均一化されるように、前記軸線Ｌ１から複数の異なる半径線上で、各半径線毎に前記軸線Ｌ１から半径方向に離れた複数の位置に分散して配置されるノズル部と、
（ｂ）ノズル部からの消火ガスの放出による音響を減衰させる消音装置であって、
多孔質材料から成り、各ノズル孔の開口の直後に設けられたケーシングに収容され、その開口を規定する表面部に密接する吸音部材を有する消音装置とを含み、
（ｃ）消音装置は、
隔壁部から噴射方向下流に連なり、前記軸線Ｌ１に沿って延び、吸音部材が隙間なく詰められて収容され、
（ｄ）吸音部材は、前記軸線Ｌ１に沿って延びる円柱状であり、
（ｅ）各ノズル孔からの消火ガスは、吸音部材内に直接流れ込み、該吸音部材の噴射方向最下流の開口部から直接外部へ放出されることを特徴とするノズル構造体である。
本発明は、
各ノズル孔２６は、前記軸線Ｌ１に垂直な断面が、前記軸線Ｌ１の方向に一様であることを特徴とする。

また本発明は、消音装置の噴射方向下流で軸線方向端部には、半径方向内方に突出して吸音部材３３を隔壁部２２ｃに保持する部材３１が設けられることを特徴とする。

本発明に従えば、消火ガス供給源から導管に供給された高圧の消火ガスは、噴射ヘッドを介して建物内の空間に向けて噴射される。このような噴射ヘッドには、複数のノズル孔を有するノズル部が設けられるとともに、各ノズル孔の開口の直前に、吸音部材が設けられ、噴射ヘッドのノズル部から高速で噴射される消火ガスの噴射流に起因する大きな噴射音の発生を防止することができる。また、各ノズル孔から噴射される消火ガスは、吸音部材内で徐々に減圧膨張し、その流速を下げることができる。これによって、消火ガスの噴射に起因する噴射音の発生をさらに抑制することができる。

本発明によれば、噴射ヘッドに消音装置が設けられるので、火災発生時に噴射ヘッドのノズル部から消火ガスが噴射されても大きな噴射音が発生することを防止することができる。

本発明の一参考例のノズル構造体２１を示す断面図である。 図１の上方から見たノズル部２２および消音装置２７の平面図である。 ケーシング３５を斜め上方から見た斜視図である。 ケーシング３５を斜め下方から見た斜視図である。 消音装置２７による消音効果を説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態のノズル構造体２１ａを示す断面図である。 図６の下方から見た底面図である。 従来技術のノズル構造体１を示す斜視図である。

図１は、本発明の一参考例のノズル構造体２１を示す断面図であり、図２は図１の上方から見たノズル構造体２１の平面図である。なお、図１は図解を容易にするため、ノズル構造体２１は中心軸線Ｌ１を含む仮想一平面に関して片側が断面で示されている。本参考例のノズル構造体２１は、高圧の消火ガスを前記消火対象区画内の空間に向けて噴射するノズル部２２を有する噴射ヘッド２３と、噴射ヘッド２３に設けられ、ノズル部２２に形成される複数（本参考例では７）のノズル孔２６から噴射される消火ガスの噴射による噴射音を減衰させる消音装置２７とを含む。噴射ヘッド２３には、該噴射ヘッド２３に高温の消火ガスを導く導管２４が接続され、導管２４には、該導管２４に高温の消火ガスを供給する消火ガス供給源２５が接続されている。

前記消火ガスは、Ｎ_２ガスおよびＣＯ_２ガスなどの不活性ガスまたはハロゲン化物ガスなどの活性ガスによって実現される。このような消火ガスを消火剤として放出することによって、消火対象区画内の消火ガス濃度を消炎濃度以上にして消火することができる。

前記噴射ヘッド２３と消音装置２７とによって、前記ノズル構造体２１が構成される。このようなノズル構造体２１には、消火ガス供給源２５から導管２４を経て噴射ヘッド２３に消火ガスが供給される。導管２４は、図８に示される従来技術と同様に、消火ガス供給源２５に接続される主管と、主管に介在される分岐管と、分岐管に接続される枝管とを含んで構成されてもよい。このような導管２４を経て消火ガス供給源２５からの高圧の消火ガスが、噴射ヘッド２３に導かれる。導管２４は、基台およびブラケットにＵボルトなどの締結具によって締結され、変位が阻止された状態で建物の天井部または壁などにに設置されている。

図３はケーシング３５を斜め上方から見た斜視図であり、図４はケーシング３５を斜め下方から見た斜視図である。図１および図２をも参照して、前記消音装置２７は、円筒状の周壁３０と、周壁３０の軸線方向一端部（図１では下端部）に該周壁３０の軸線に関して半径方向内方に突出して円環状または周方向に間欠的に形成される突部３１と、周壁３０の軸線方向他端部に、噴射ヘッド２３に着脱可能に接続される端壁３２と、周壁３０内にたとえば円柱状の吸音部材３３とを含む。

前記周壁３０および端壁３２は、有底筒状のケーシング３５を構成する。端壁３２には、軸線Ｌ１に同軸に取付け筒部３６が一体的に形成される。取付け筒部３６の内周部には、内ねじが形成される。前記吸音部材３３は、ケーシング３５内に収容され、前記突部３１によって保持される。

ノズル部２２は、内ねじが形成される略円筒状の螺合部２２ａと、螺合部２２ａに同軸に連なる円筒状の胴部２２ｂと、螺合部２２ａの軸線方向他端部に直角に連なる隔壁部２２ｃとを有する。隔壁部２２ｃには、前記複数のノズル孔２６が形成される。隔壁部２２ｃには、ケーシング３５内で端壁３２側に配置される吸音部材３３の端面が密接し、該吸音部材３３と隔壁部２２ｃとの間に隙間が生じていない。このようにして各吸音部材３３は、ケーシング３５内に収容されている。

前記複数のノズル孔２６の合計は、次の表１に示すように、コード番号によって割当てられた等価噴口面積を有する。このような等価噴口面積は、「不活性ガス消火設備等の噴射ヘッドの基準」（平成７年６月６日消防庁告示第７号）によって規定されている。

消音装置２７において、吸音部材３３は、一方の端面と端壁３２の内面とが面接触し、かつ他方の端面とノズル部２２の端面とが面接触した状態で、ケーシング３５内の空間に収容される。したがって、吸音部材３３は、前述したようにケーシング３５内の空間に軸線Ｌ１方向に端壁３２から突部３１にわたって隙間なく詰まった状態で収容され、隔壁部２２ｃに端壁３２側の吸音部材３３の端面が密接している。各ノズル孔２６からケーシング３５内へ流出する消火ガスは、前記端壁３２側の吸音部材３３内に直接流れ込み、ケーシング３５の開口部側に連なる残余の吸音部材３３の領域に流入して拡散するように構成されている。

前記吸音部材３３は、微小な柱状の空隙が連続した多孔質金属から成る。このような吸音部材３３は、前述したようにケーシング３５内の空間に臨む各ノズル孔２６の開口の直後に、隔壁部２２ｃの表面に密接して設けられる。これによって、消音装置２７は、導管２４から供給される消火ガスを、吸音部材３３の全体に拡散しながら徐々に減圧膨張させて急激に減速させ、流速を下げることができる。これによって、消火ガスの噴射に起因する周囲の空気に衝撃波を伴う強い乱れを誘起することが防がれ、噴射音を抑制することができる。

詳細には、複数のノズル孔２６によって予め分散させた消火ガスの流れは、ケーシング３５内の空間に隙間なく詰められている吸音部材３３に流入するので、各ノズル孔２６から放出される消火ガスは、多孔質金属からなる吸音部材３３内へ直接流入し、多孔質金属内の空隙を経て、最も開口部側に配置される吸音部材３３の領域を通過した消火ガスを、蓋体３１の開口から直接、外部へ放出することができる。

このようにノズル孔２６から放出される消火ガスを吸音部材３３へ直接流入させることによって、消火ガスを吸音部材３３内で充分に拡散させて流速を急激に減衰させることができ、ノズル孔２６から放出直後に過膨張して衝撃波を発生しない状態で消火ガスを外部へ放出することができる。

図５は消音装置２７による消音効果を説明するためのグラフである。縦軸が音圧レベル（ｄＢ）であり、横軸が消火ガスの放出開始からの経過時間（ｓｅｃ）である。同図において、ライン９１は消音装置２７を用いない場合のグラフであり、ライン９２は消音装置２７を用いた場合のグラフである。

本件発明者は、ノズル構造体２１による消音効果を確認するため、測定用周波数範囲が２０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの音響について、前述の図１〜図４のノズル構造体２１を用いて消火ガス噴射直後の音圧レベルを測定した。測定用の集音マイクは、ノズル構造体２１の前方１ｍ、略水平に右へ４５°の斜め前の位置に設置し、市販の騒音計によって測定した。

同図において、消火ガス放出開始直後では、消音装置２７を用いない場合、音圧レベルは約１４０ｄＢであるが、消音装置２７を用いた場合には、音圧レベルが約１００ｄＢまで下がっている。同様に、消火ガス放出開始から６０秒後では、消音装置２７を用いない場合、音圧レベルは約１２５ｄＢであるが、消音装置２７を用いた場合には、音圧レベルが約８５ｄＢまで下がっている。すなわち、消音装置２７を用いない場合に比べて、消音装置２７を用いた場合に比べて音圧レベルを約４０ｄＢ下げることができる。

このように、本参考例の噴射ヘッド２３と消音装置２７とによって構成されるノズル構造体２１は、吸音部材３３が、ケーシング３５内の空間に臨むノズル孔２６の開口の直前に、各開口を規定する隔壁部２２ｃの表面部に密接して設けることによって、導管２４から供給される消火ガスを吸音部材３３の全体に拡散しながら徐々に減圧膨張して急激に減速させ、消音装置２７から噴射直後の消火ガスの流速を下げることができ、消火ガスの噴射に起因する噴射音の発生を抑制することができる。さらに、ノズル構造体２１は、消音装置２７によって、消火ガスの急激な減圧膨張を抑制することができるので、急激な減圧膨張に起因する衝撃波による騒音の発生を抑制することができる。

図６は本発明の一実施形態のノズル構造体２１ａを示す断面図であり、図７は図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見たケーシング３５の底面図である。なお、図６は図解を容易にするため、ノズル構造体２１ａは中心軸線Ｌ１を含む仮想一平面に関して片側だけが断面で示されている。前述の参考例に対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態のノズル構造体２１ａは、ケーシング３５と、ケーシング３５内に同軸に形成される円板状のノズル部２２とによって構成される。ノズル部２２は、複数のノズル孔２６が分散して形成される隔壁部２２ｃを有し、これらのノズル孔２６の合計は、前述の表１に示すように、コード番号によって割当てられた等価噴出口面積を有し、ケーシング３５内の空間に臨んでほぼ均一に分布して形成されている。

ノズル部２２の前記複数のノズル孔２６は、隔壁部２２ｃにその厚み方向に貫通して軸線Ｌ１に平行に形成されている。隔壁部２２ｃの開口側の表面には、ケーシング３５に収容された吸音部材３３が接触し、各ノズル孔２６から噴出した消火ガスが直接流入する。端壁３２と隔壁部２２ｃとの間には、空間５０が形成される。取付け筒部３６から供給される消火ガスは、前記空間５０に流入した後、各ノズル孔２６へ流入するので、消火ガスを各ノズル孔２６によって吸音部材３３の前記ノズル部２２に臨む端面のほぼ全面に分散して供給し、各ノズル孔２６を通過する消火ガスの流速を均一化することができる。

このような構成によってもまた、前述の実施形態と同様に、吸音部材３３によって、消火ガスの噴射流に起因する音響振動を吸収し、消火ガスの噴射に起因する噴射音の発生を抑制することができる。

このように放出する消火ガス量が同じであれば、各ノズル孔２６を中心軸線Ｌ１から複数の異なる半径線上で、前記中心軸線Ｌ１から離れた複数の位置に分散させて配置することによって、吸音部材３３の厚みをＴ１＞Ｔ２とし、ガス出口内径をＩＤ１＞ＩＤ２としても、同様な消音効果が得られることが確認された。これによって、各ノズル孔２６が各半径線方向および周方向に分散させて配置され、消音効果を低下させずに噴射ヘッドを小型化することができる。

図６に示すノズル構造体は、図１に示すノズル構造体に比べて、吸音部材３３の厚みが薄いため、消火ガスが噴射ヘッドから放出されるまでに消火ガスが受ける流路抵抗が小さく、流速の低下を抑えることができる。そのため、消火対象区画内の消火ガスの到達距離が小さくなることを防止することができる。また、消火ガスの流路抵抗が小さくなるため、液体系消火ガスを放出する場合であっても、到達距離の減少を少なくし、噴射ヘッドから所要の到達距離を確保することができ、気体系消火ガスに比べて流路抵抗の高い液体系消火ガスにも本発明に係るノズル構造体を好適に実施することができる。

本発明のさらに他の実施形態では、吸音部材は円板状とし、複数枚を同軸に積層した状態でケーシング内に収容して用いるようにしてもよい。このように円板状の吸音部材を用いることによって、厚みまたは収容枚数を容易に調整することができ、製造状の利便性を向上することができる。

このように、本実施形態の消音装置２７ａは、吸音部材３３が、ケーシング３５内の空間に臨む各ノズル孔２６の開口の直後に、各開口を規定するノズル部２２の表面部に密接して設けることによって、導管２４から供給される消火ガスを吸音部材３３の積層体全体に拡散しながら徐々に減圧膨張させて急激に減速させ、流速を下げることができ、消火ガスの噴射に起因する噴射音の発生を抑制することができる。さらに、消音装置２７ａは、消火ガスの急激な減圧膨張を抑制するように構成されているので、急激な減圧膨張に起因する騒音の発生を抑制することができる。

２１ ノズル構造体
２０ 天井部
２２ ノズル部
２３ 噴射ヘッド
２４ 導管
２５ 消火ガス供給源
２６ ノズル孔
２７，２７ａ 消音装置
３０ 周壁
３２ 端壁
３３ 吸音部材

Claims (3)

1. （ａ）ノズル部であって、
   ノズル部における消火ガスの噴射方向上流側に、ノズル部の軸線Ｌ１に同軸に設けられ、消火ガス供給源から供給される高圧の消火ガスを導く導管の端部に接続される取付け筒部と、
   取付け筒部の噴射方向下流で前記軸線Ｌ１に同軸に連なって、取付け筒部よりも半径方向外方に拡がって設けられる端壁と、
   前記軸線Ｌ１に同軸に端壁から噴射方向下流に、取付け筒部よりも半径方向外方に拡がる空間を形成して、連なる隔壁部とを有し、
   隔壁部には、複数のノズル孔が、前記軸線Ｌ１に平行に延び、各ノズル孔を通過する消火ガスの流速が均一化されるように、前記軸線Ｌ１から複数の異なる半径線上で、各半径線毎に前記軸線Ｌ１から半径方向に離れた複数の位置に分散して配置されるノズル部と、
   （ｂ）ノズル部からの消火ガスの放出による音響を減衰させる消音装置であって、
   多孔質材料から成り、各ノズル孔の開口の直後に設けられたケーシングに収容され、その開口を規定する表面部に密接する吸音部材を有する消音装置とを含み、
   （ｃ）消音装置は、
   隔壁部から噴射方向下流に連なり、前記軸線Ｌ１に沿って延び、吸音部材が隙間なく詰められて収容され、
   （ｄ）吸音部材は、前記軸線Ｌ１に沿って延びる円柱状であり、
   （ｅ）各ノズル孔からの消火ガスは、吸音部材内に直接流れ込み、該吸音部材の噴射方向最下流の開口部から直接外部へ放出されることを特徴とするノズル構造体。
2. 各ノズル孔は、前記軸線Ｌ１に垂直な断面が、前記軸線Ｌ１の方向に一様であることを特徴とする請求項１に記載のノズル構造体。
3. 消音装置の噴射方向下流で軸線方向端部には、半径方向内方に突出して吸音部材を隔壁部に保持する部材が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル構造体。