JP6261364B2 - トンネル水噴霧設備 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの筐体を効率よく冷却するとともに、煙の下方への拡散を軽減するトンネル水噴霧設備に関するものである。

従来、高速道路などの道路トンネルには、トンネル水噴霧設備が設けられ、トンネルの内壁に設置された火災検知器で火災発生を検知すると、バルブが解放され、加圧手段が動作することで、消火用ノズルから消火用水をトンネル内全体に一斉（全域放出）に、あるいは出火箇所を含む所定距離の区間（局所放出）に噴射して消火と冷却を行うものであった（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−２７８５００号公報

しかしながら、この様なトンネル水噴霧設備は、トンネル側面の上部に設置した消火用ノズルよりトンネル空間を包含するように水噴霧を行うので、トンネル内の空間冷却およびトンネル躯体に対する熱等を軽減可能であるが、場合によっては、火災時に発生してトンネル上部に溜まっていく煙をトンネル内に拡散し、トンネル内の視界を悪化させるため、避難の妨げになる虞があった。

そこで、本発明は、従来のトンネル水噴霧設備の問題点を解決し、トンネルの筐体を効率よく冷却するとともに、煙の下方への拡散を軽減するトンネル水噴霧設備を提供することを目的とする。

本発明は、トンネル内での火災発生に際し、加圧手段によって加圧された消火用水を噴射するノズルとして、トンネル内道路面側に向けて消火用水を噴霧する消火用ノズルと、消火用ノズルの近傍に設けられ、トンネル内天井面側へ向けて消火用水を噴射する冷却用ノズルと、を備えたトンネル水噴霧設備であって、消火用水は、水に揺変剤を添加してチキソトロピー性を有することを特徴とするものである。

また、本発明は、消火用ノズルと冷却用ノズルの間に、煙吸引抑制板を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明は、消火用水は、コロイド性含水ケイ酸塩を含み、加圧手段によって加圧されることでゾル状となり、消火用ノズル及び冷却用ノズルから均等に散布されると共に、消火用ノズル及び冷却用ノズルから散布されて静止するとゲル状となり、散布された位置で留まることを特徴とするものである。

本発明によれば、消火用ノズルと冷却用ノズルからチキソトロピー性を有する消火用水（消火剤）を、トンネル天井面や道路面に当たるように噴霧するので、適度に散水がまとまり、煙の下方への拡散の軽減が可能となる。

加えて、トンネル躯体に付着後は高粘度（ゲル）となり、トンネル躯体に付着しやすくなるので、トンネル躯体の冷却効果が高くなる。

本発明の実施形態を示す図であり、トンネル水噴霧設備の正面図である。 本発明の実施形態を示す図であり、トンネル水噴霧設備の側面断面図である。

本発明の実施形態を図１及び図２に基づき説明する。先ず、トンネル水噴霧設備１の構成について説明する。

トンネル水噴霧設備１は、消火用ノズル２、冷却用ノズル３、煙吸引抑制板４、加圧手段としてのポンプ５、薬剤タンク６、消火用水タンク７、混合器８、給水配管９、防災盤１０、トンネル用炎検知器１１、末端試験弁１２を備える。

消火用ノズル２は、トンネル側面の上部に、トンネル内の道路面側へ放射パターンを向けて設けられ、給水配管９に接続されている。

冷却用ノズル３は、消火用ノズル２の近傍、つまりトンネル側面の上部に、トンネルの天井面側へ放射パターンを向けて設けられ、給水配管９に接続されている。消火用ノズル２と冷却用ノズル３との放射パターンにより、トンネル横断面全体に水噴霧を行うことが可能となる。

煙吸引抑制板４は、消火用ノズル２と冷却用ノズル３から放出される混合消火剤Ｅの勢いによって煙を巻き込むことを抑制するものである。

煙吸引抑制板４は、平板状に形成され、平面がトンネル内の道路面と平行になるように消火用ノズル２と冷却用ノズル３の間に設けられている。つまり、煙吸引抑制板４によって、消火用ノズル２は煙吸引抑制板４より下方に、冷却用ノズル３は煙吸引抑制板４より上方に位置するように煙吸引抑制板４によって空間を区切られている。

煙吸引抑制板４は、トンネルと同一の構造体、例えばコンクリートなどによって消火用ノズル２と冷却用ノズル３の近傍にのみ突出するようにトンネル壁面と一体に形成され、内部で給水配管９と、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３を連通して設けられているが、煙吸引抑制板４をトンネル壁面と別素材の別体に形成し、取り付けるようにしてもよい。

給水配管９は一端が混合器８に接続され、他端が末端試験弁１２に接続され、混合器８と末端試験弁１２の間の給水配管９に枝管を設け、枝管と消火用ノズル２及び冷却用ノズル３を接続することで、給水配管９と消火用ノズル２及び冷却用ノズル３を連通している。

消火用水タンク７は、消火用水Ｗを貯留するためのタンクであり、ポンプ５を備えた消火用水配管９ａを介して混合器８と接続されている。

薬剤タンク６には、消火用水Ｗにチキソトロピー性（揺変性）を与える物質（以下、揺変剤Ｔという）が貯蔵される。又、薬剤タンク６は、薬剤用配管９ｂを介して混合器８に接続されている。ここで、チキソトロピー性とは、「単に掻き混ぜたり振り混ぜたりすることによってゲルが流動性のゾルに変わり、これを放置しておくとふたたびゲルにもどる性質」をいう（岩波理化学辞典第４版、岩波書店発行、より引用）。

揺変剤Ｔとしては、例えば、スメクタイト、ベントナイト及びモンモリロナイト等のコロイド性含水ケイ酸塩を含有する鉱物や当該ケイ酸塩からなる合成無機高分子化合物等が挙げられる。

混合器８は、薬剤用配管９ｂを介して供給された揺変剤Ｔと消火用水配管９ａを介して供給された消火用水Ｗとを略均一に分散しチキソトロピー性を有する混合消火剤Ｅを調整し、調整した混合消火剤Ｅを給水配管９に供給するために設けられる。

消火用水Ｗ、揺変剤Ｔの混合割合は、求められる混合消火剤Ｅの性能に応じて適宜調整されるが、少なくとも、混合消火剤Ｅがゾル状となった際には、その粘度（以下、ゾル状態における混合消火剤Ｅの粘度を粘度ηｓという）が、消火用ノズル２等から均等に散布ができる程度に低粘度となり、消火用ノズル２等から散布されて静止し、混合消火剤Ｅがゲル状となった際には、その粘度（以下、ゲル状態における混合消火剤Ｅの粘度を粘度ηｇという）が、トンネルの天井面上等の散布された位置で留まることができる程度に高粘度となる混合割合で調整される。

ポンプ５は、消火用水タンク７に貯留された消火用水Ｗを混合器８に供給すると共にゲル状の混合消火剤Ｅをゾル状にする加圧手段として設けられる。ポンプ５は、トンネル内に設けられたトンネル用炎検知器１１と接続された防災盤１３によって制御される。

次に、トンネル水噴霧設備１の動作について、トンネル内にて発生した自動車火災を例として説明する。

トンネル内で火災が発生すると、トンネル用炎検知器１１がトンネル内の火災を検知し、火災信号を防災盤１３に送信する。防災盤１３は、火災信号を受信すると、ポンプ５に起動信号を送信する。ポンプ５は、起動信号を受信すると起動し、消火用水タンク７に貯留されている消火用水Ｗを混合器８へと供給する。

混合器８に消火用水Ｗが供給されると、薬剤タンク６内の揺変剤Ｔが混合器８へと供給され、ゾル状の混合消火剤Ｅが調整される。そして、混合消火剤Ｅはゾル状のまま、給水配管９へと供給され、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３からトンネル内へと散布される。この際、混合消火剤Ｅは、粘度ηｓ又はそれに近い比較的低い粘度の状態で放出され、所定の放射パターンで均等に散布されて、トンネル横断面全体に水噴霧を行う。

その後、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３から放出された混合消火剤Ｅは、空中を移動する途中で、ポンプ５の圧力による剪断応力から解放されるので、徐々にゲル化、即ち、その粘度が粘度ηｇに向かって徐々に増加していき、ゲル状の混合消火剤Ｅとなる。
そして、冷却用ノズル３から放出された混合消火剤Ｅは、トンネルの天井面等の内壁面に付着して流れ落ちずに留まる。つまり、混合消火剤Ｅに含有される水分がトンネルの天井面等に被覆層Ｅａを形成して留まるので冷却効果が高くなり、トンネル躯体を効率よく冷却することが可能となる。

また、消火用ノズル２から放出された混合消火剤Ｅは、火源である自動車に付着すると、混合消火剤Ｅ内の水分が蒸発する。このとき、残った揺変剤Ｔが自動車表面に付着し、火災を窒息消火していく。そして、混合消火剤Ｅに含有される消火水Ｗが自動車表面を冷却することで、消火を促進する。

この際、混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有していることでさらなる効果が得られる。

混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有していない場合、つまり、消火用水Ｗのみを放出した場合、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３から放出された消火用水Ｗは、まとまることなく拡散して放射されるので、トンネル内に充満している煙を巻き込みながら落下する。従って、トンネル内に煙が拡散してしまい、視界が悪化するため、避難の妨げとなる虞がある。

これに対して、混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有している場合、混合消火剤Ｅのゲル化によって、冷却用ノズル３から放出された混合消火剤Ｅがある程度まとまった状態でトンネル内を移動する。そのため、必要以上にトンネル内に充満している煙を巻き込んで移動することがないので、煙の下方への拡散を軽減することが可能となる。

さらに、消火用ノズル２と冷却用ノズル３の間に煙吸引抑制板４が設けられているので、消火用ノズル２から放出される混合消火剤Ｅの勢いによってトンネルの上方に滞留した煙を巻き込むことが抑制されるので、下方へ拡散する煙の量が軽減されるものとなっている。

以上、本発明を上記実施形態で説明したが、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、常時は、給水配管９に混合消火剤Ｅ（消火用水Ｗ）が充填（充水）された状態のままとしても良い。これにより、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３の先端まで混合消火剤Ｅが充填されるので、各ノズルに蓋（防塵用キャップ）を設けなくとも汚れが入り難くなり、混合消火剤Ｅの放出を開始すると、混合消火剤Ｅに剪断力が働くので、通常通り放出可能となる。

また、混合器８を設けずに、予め、消火用水Ｗと揺変剤Ｔを混合し、混合消火剤Ｅを調整しておき、消火用水Ｗの替わりにゾル状態の混合消火剤Ｅを直接供給する様にしてもよい。

また、煙吸引抑制板４は、平板状に形成され、消火用ノズル２及び冷却用ノズル３の近傍にのみ設けるようにしたが、例えば隣り合う煙吸引抑制板４同士をつなげても良い。

１ トンネル水噴霧設備、２ 消火用ノズル、３ 冷却用ノズル、４ 煙吸引抑制板、
５ ポンプ、６ 薬剤タンク、７ 消火用水タンク、８ 混合器、９ 給水配管、９ａ 消火用水配管、９ｂ 薬剤用配管、１０ 防災盤、１１ トンネル用炎検知器、１２ 末端試験弁、Ｅ 混合消火剤、Ｅａ 皮膜層、Ｔ 揺変剤、Ｗ 消火用水。

Claims (3)

1. トンネル内での火災発生に際し、加圧手段によって加圧された消火用水を噴射するノズルとして、前記トンネル内道路面側に向けて前記消火用水を噴霧する消火用ノズルと、
   該消火用ノズルの近傍に設けられ、前記トンネル内天井面側へ向けて前記消火用水を噴射する冷却用ノズルと、を備えたトンネル水噴霧設備であって、
   前記消火用水は、水に揺変剤を添加してチキソトロピー性を有することを特徴とするトンネル水噴霧設備。
2. 前記消火用ノズルと前記冷却用ノズルの間に、煙吸引抑制板を設けたことを特徴とする請求項１記載のトンネル水噴霧設備。
3. 前記消火用水は、コロイド性含水ケイ酸塩を含み、
   前記加圧手段によって加圧されることでゾル状となり、前記消火用ノズル及び前記冷却用ノズルから均等に散布されると共に、
   前記消火用ノズル及び前記冷却用ノズルから散布されて静止するとゲル状となり、散布された位置で留まることを特徴とする請求項１または２記載のトンネル水噴霧設備。