JPH11226343A

JPH11226343A - 消火方法および消火装置

Info

Publication number: JPH11226343A
Application number: JP10035064A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nomi; 隆能美
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-24
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP4158840B2

Abstract

(57)【要約】【課題】気体を利用する消火において、人間の避難時
間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しか
も設備の規模およびコスト的に有利である消火方法およ
び消火装置の提供。【解決手段】比較的密閉された消火区域４０内の空気
を吸引し、前記空気を圧縮し、この圧縮空気を酸素吸着
性の液体２１と接触させ、圧縮空気に含まれる酸素を除
去して窒素富化空気を得、前記窒素富化空気を消火区域
４０内に戻す消火方法、および消火区域４０内の空気を
圧縮する手段５と、圧縮空気に含まれる酸素を吸着する
ことのできる液体２１と、生じた窒素富化空気を消火区
域４０内に循環させる循環経路３と、を備えた消火装置
１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消火方法および消
火装置に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、
気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に
確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規
模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火災の消火手段として液体の使用を避け
るべき場所が幾つか存在する。例えば美術館、コンピュ
ータールーム、半導体製造工場、食品貯蔵庫等が挙げら
れる。これらの場所は、たとえ火災が小規模なものであ
ったとしても、消火の際の多量の液体の散布・接触によ
り多大な被害がもたらされる。

【０００３】このような観点から現在、液体を用いずに
気体で火災の消火を行うことが行われつつある。例えば
パーフルオロアルカン類のようなハロゲン系ガスや二酸
化炭素による気体消火が代表的であり、これに関連する
数多くの技術が提案されている（特開平７−３９６０３
号公報、特公平１−３６３８６号公報、特公平８−１７
８３２号公報、特開平７−２３７９０７号公報等）。

【０００４】しかしながら、ハロゲン系ガスの使用は地
球環境上問題があり、また二酸化炭素の使用は次のよう
な問題点がある。すなわち：二酸化炭素は空気中に拡散しにくく、下方に蓄積し
やすいので、消火効率が悪い。二酸化炭素は反応性が高く、有害な一酸化炭素の発
生の恐れがある。

【０００５】そこで、大気中のおよそ８０％を占める窒
素を消火ガスとして使用する技術も知られている。窒素
は、大気中の大部分を占めているために空気密度とほぼ
同じであり、空気中に拡散しやすく、しかも反応性が低
い。火災時、窒素は酸化されて窒素酸化物になるがその
量は極僅かであり人体にほとんど影響を及ぼさない。こ
れらのことから、火災の消火に窒素ガスを使用すること
への期待が高まってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在実
用化されている窒素ガスの消火は、対象消火区域の付近
に窒素ガス加圧容器（窒素ボンベ）を複数本設置する必
要があり、そのためのスペースを設けなければならな
い。また窒素ボンベの購入および保存に関するコストも
無視できない。さらに、火災時に窒素ボンベから噴出す
る窒素ガスは、消火区域の酸素濃度を急激に減少させる
ことができるため、消火区域の人間の存在を想定して、
消火区域内の酸素濃度の管理を厳密に行う必要がある。
さらにまた、人間が退避した後、消火区域内に窒素ガス
を多量に噴出させると、消火区域内の酸素が急激に低下
し、消火活動の妨げになる恐れがある。

【０００７】したがって本発明の目的は、気体を利用す
る消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消
火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコス
ト的に有利である消火方法および消火装置の提供にあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討の結
果、上記のような従来の課題を解決することができた。
すなわち本発明は、比較的密閉された消火区域内の空気
を吸引し、前記空気を圧縮し、この圧縮空気を酸素吸着
性の液体と接触させ、前記圧縮空気に含まれる酸素を除
去して窒素富化空気を得、前記窒素富化空気を前記消火
区域内に戻すことを特徴とする消火方法を提供するもの
である。また本発明は、消火初期段階または続く鎮火段
階で、消火区域内の酸素濃度を１０〜１５％に調節する
前記の消火方法を提供するものである。さらに本発明
は、酸素吸着性の液体が人工血液である前記の消火方法
を提供するものである。さらにまた本発明は、酸素吸着
性の液体が、下記一般式（１）〜（７）で示される化合
物の少なくとも１種である前記の消火方法を提供するも
のである：

【０００９】

【化２】

【００１０】（式中、Ｒはアルキル基、該アルキル基の
水素原子のうちの幾つかがフッ素原子に置換されたも
の、またはベンゼンおよびその誘導体、ナフタレン、ア
ントラセンのような芳香族化合物を表し、Ｘはハロゲン
原子または水素を表し、ｍおよびｎは整数を表す）

【００１１】また本発明は、酸素吸着性の液体が、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、ＺｎまたはＦｅを有するポルフィリン錯体、
ヘモシアニン、ヘモグロビンおよびフタロシアニン錯体
から選択された有機金属錯体を溶解または分散させたも
のである前記の消火方法を提供するものである。さらに
本発明は、消火区域内の空気を圧縮する手段と、圧縮空
気に含まれる酸素を吸着することのできる液体と、生じ
た窒素富化空気を前記消火区域内に循環させる循環経路
と、を備えた消火装置を提供するものである。さらにま
た本発明は、液体の脱酸素材によって、前記液体が再利
用される前記の消火装置を提供するものである。また本
発明は、液体が、前記の一般式（１）〜（７）で示され
る化合物の少なくとも１種である前記の消火装置を提供
するものである。さらに本発明は、液体が、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、ＺｎまたはＦｅを有するポルフィリン錯体、ヘモシ
アニン、ヘモグロビンおよびフタロシアニン錯体から選
択された有機金属錯体を溶解または分散させたものであ
る前記の消火装置を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、比較的密閉された空間
（消火区域）の消火を対象にしたものであって、火災発
生時、消火区域内の空気を吸引してこの空気を窒素富化
空気に転換し、消火区域内に戻すことにより、消火区域
内の酸素濃度が徐々に減少していくので、ゆるやかに消
火を行うことができる。このような消火によれば、初期
消火の段階で消火区域内の人間は充分な酸素濃度により
速やかな避難が可能であり、また消火活動も妨げられな
い。続く段階で、消火区域内の酸素濃度がさらに減少
し、火災が鎮火の方向に向かう。さらなる段階では消火
区域内の酸素濃度はもはや物質の燃焼が不可能な濃度に
まで低下し、完全消火がなされる。

【００１３】まず、本発明の消火方法について説明す
る。火災が発生した場合、消火区域内の空気がまずコン
プレッサ等により吸引され、圧縮される。圧縮空気は酸
素吸着性の液体と接触する。この液体は、圧縮空気に含
まれる酸素を吸着し、窒素富化空気を生成するものであ
る。このタイプの液体としては、例えば前記の一般式
（１）〜（７）で示される化合物が挙げられ、さらに人
工血液、フッ素系液体等、Ｃｏ、Ｃｕ、ＺｎまたはＦｅ
を有するポルフィリン錯体等、が挙げられ、本発明の目
的にはこれらが好ましい。ここで人工血液とは、血液の
機能全般を代替する液体を意味するものであるが、単に
酸素運搬の機能のみを有する液体であってもよい。人工
血液は、数多くの種類が知られ、商業的に入手可能なも
のである。また、フッ素系液体としては、例えばスリー
エム社製の商品名“フロリナート７２１”が挙げられ
る。このフロリナートは、人工血液としても利用可能で
ある。

【００１４】消火区域内の空気に含まれる酸素は、上記
のように酸素吸着性の液体と接触することにより取り除
かれ、窒素富化空気が生じる。この窒素富化空気は、消
火区域内に再び戻され、消火区域内の酸素濃度が減少す
る。消火区域内の酸素濃度は次のようにして減少させる
のがよい。

【００１５】消火初期段階−酸素濃度１５％程度。この
濃度であれば人間は消火区域内から迅速に退避すること
が可能である。鎮火段階−酸素濃度１０〜１５％。この
濃度では、火災は鎮火に向かう。なお酸素濃度１０〜１
５％であっても人間は避難や消火等の活動を行うことが
できる。したがって、人間が避難した後の消火隊の活動
も妨げることはない（なお従来、酸素濃度１５％では人
間はチアノーゼになったり、死亡したりすると考えられ
ていたが、現在では酸素濃度１０〜１５％でも人間の生
命に危険を及ぼすことがないことが確認されている）。
最終段階−酸素濃度０〜１０％。この酸素濃度では物質
の燃焼は不可能である。

【００１６】消火区域内の酸素濃度は、酸素吸着性の液
体への圧縮空気の進入圧力によって制御することができ
る。液体への圧縮空気の進入圧力が高い場合、消火区域
内の酸素濃度は迅速に低下するが、逆に進入圧力が低い
場合、おだやかな酸素濃度の減少が得られる。

【００１７】また、酸素吸着性の液体中に圧縮空気をバ
ブリングし、同時に液体を撹拌すれば、圧縮空気から窒
素富化空気を効率よく得ることができ好ましい。

【００１８】さらに、液体の脱酸素材によって、前記液
体を再利用できるようにすれば、消火区域内の空気が大
量に処理可能となるために好適である。例えばヘモグロ
ビン、ヘモシアニン、フタロシアニン錯体を含む液体を
使用した場合、周囲雰囲気の酸素分圧を低くしてやれば
容易に酸素を放出し、再利用可能になる。またフッ素系
液体を使用した場合は、該液体を減圧に施せば酸素を放
出し、再利用可能になる。また、酸素吸着性の液体とし
ては、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅを有するポルフィリン錯
体を溶解または分散させたものを用いてもよい。

【００１９】次に本発明の消火装置について説明する。
図１は本発明の消火装置を説明するための図である。本
発明の装置１は、消火区域４０に任意の場所に、消火区
域４０内の空気の取り込むことのできる循環経路３が設
けられている。ここからコンプレッサ５等の空気を圧縮
する手段によって、消火区域４０内の空気が取り込まれ
る。圧縮空気は、さらに酸素吸着性の液体と接触する。
図１の態様によれば、タンク２内に酸素吸着性の液体２
１が入れられ、撹拌機２２によって液体２１が撹拌され
る。また圧縮空気は液体２１内にバブリングしながら導
入されるようになっている。これによって圧縮空気内の
酸素は液体２１に吸着され、窒素富化空気が生成され
る。タンク２から排出された窒素富化空気は、循環経路
３を経て消火区域４０内に戻される。

【００２０】さらに具体的に火災が発生した場合を想定
して本発明の装置の稼働の一例を説明する。消火区域４
０内に発生した火災を火災感知器６がとらえ、受信機７
に火災信号を送る。受信機７からの信号により、循環経
路３に設置されている遮断弁８および１１を開放する。
コンプレッサ５を起動し、消火区域４０内の空気を吸引
圧縮する。消火区域４０内の酸素濃度は、設置された酸
素濃度計９により確認される。次に圧縮空気をタンク２
内の液体２１にバブリングによって通過させ、窒素富化
空気を得る。図示しない人体検知器または監視カメラ等
で消火区域４０内に人間の存在が確認された場合、酸素
濃度計９で計測された消火区域４０内の酸素濃度が１５
％を超えていれば、まず、コンプレッサ５を高速運転し
てタンク２への圧縮空気の進入圧力を上げ、窒素富化空
気の生成を増加させる。この窒素富化空気を消火区域４
０に戻して消火区域４０内の酸素濃度を１２〜１５％程
度まで急速に低下させる。その後、消火区域４０の酸素
濃度が１５％程度に達したならば、コンプレッサ５を低
速運転に変えタンク２への圧縮空気の進入圧力を低下さ
せ、消火区域４０内の酸素濃度を１２〜１５％程度に維
持する。さらに消火区域４０から人間が避難し終えた
ら、つまり、消火区域４０内に人間が存在しないことを
確認したならば、再びタンク２への圧縮空気の進入圧力
を上昇させ、消火区域４０内の酸素濃度を一層低下させ
る。窒素富化空気の圧力を圧力計１２により、且つ酸素
濃度を酸素濃度計１３により制御しながらこれを消火区
域４０内に戻す。なお、消火区域４０内に予め人間が存
在していなければ、コンプレッサ５を低速運転すること
なく高速運転のままにしてタンク２への圧縮空気の進入
圧力を上げた状態にして消火区域４０内の酸素濃度をよ
り一層急速に低下させる。なお、コンプレッサ５は酸素
濃度計９で計測される消火区域４０の酸素濃度によって
運転速度を高速または低速の２種類だけではなく、より
細かく運転速度を変えて行うようにしてい消火区域４０
内への酸素濃度の低下を細かく制御するようにしてもよ
い。また、コンプレッサ５は低速運転の代わりに、高速
運転を断続に行い消火区域４０内への酸素濃度を低下さ
せてもよい。さらにこの高速運転の断続の周期を変えて
消火区域４０内への酸素濃度の低下をより細かく制御す
るようにしてもよい。

【００２１】また、図２に示すように、タンク２内の液
体２１を再利用可能にするために、タンク２からモジュ
ール３０への経路を設けてもよい。このモジュール３０
とは、例えば酸素吸着済みの人工血液の再生の場合に
は、Ｓｉ膜のような酸素透過膜を直径１〜１０μm程度
の円筒形にし中空部を設け、これを１ユニットとし、こ
のユニットを例えば１万〜１０万本程度集合させたもの
である。このようなモジュールは一般的に知られてい
る。この場合、前記ユニットの中空部に人工血液が流れ
込むようにモジュールを作製する。モジュール３０の一
方の端部から人工血液を導入し、酸素分圧を低くする
と、人工血液は酸素透過膜を介して酸素を切り離し、再
利用可能になり、このように処理された人工血液は、タ
ンク２に戻される。

【００２２】

【作用】本発明は、比較的密閉された消火区域を窒素ガ
スで消火するものであり、消火区域内の酸素濃度をコン
トロールしながら減少できることが有利な点の一つであ
る。初期消火の段階では消火区域内の酸素が速やかな避
難に充分であることは、上記したとおりである。また、
窒素ガスは空気密度とほぼ同じために拡散しやすく、従
来、液体が到達しない複雑な形状の物品の消火にも有用
である。本発明を好適に実施可能な場所としては、上記
の美術館、コンピュータールーム、半導体製造工場、食
品貯蔵庫のほかに、ＰＥＴボトルのラック倉庫、一般オ
フィス、ケーブルトンネル等も挙げられる。とくにＰＥ
Ｔボトルのラック倉庫の火災では、プラスチックの発熱
量が大きいためにスプリンクラーからの水だけでは消火
効果がほとんど現れない。また、窒素富化空気を得るた
めには、空気から酸素を除去するだけでよいので、仕事
量が少ない利点もある。さらに、本発明においてとくに
人工血液を使用すれば、人間に対して有害である物質、
例えばＣＯ₂、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、すす、ＨＣＮ、
ＨＣｌ等がすべて除去可能であり、有利である。

【００２３】

【実施例】（実施例１）図２に示されるように、タンク
２内の酸素吸着性の液体２１として、上記一般式（５）
で示されるフロリナートを２００リットル使用し、比較
的密閉された消火区域４０としての部屋からコンプレッ
サ５を通ってタンク２へ圧縮空気が送られ、液体２１中
へバブルされる。バブルされた空気はダイオキシンや二
酸化炭素等の有毒成分が除去され、またフロリナート中
における酸素の溶解度は窒素の２倍以上なので、圧縮空
気をフロリナート中へバブルして得られた空気は窒素を
多く含んで部屋４０へ戻される。一方、フロリナートは
酸素透過膜の一例である中空糸フォローファイバーを多
数詰め込んだモジュール３０へ通され、このモジュール
３０の中をフロリナートが通過する際、モジュール３０
外側に接続された図示しない減圧ポンプで中空糸フォロ
ーファイバー外側が１０ｍｍＨｇ以下に減圧され、また
酸素やその他の有毒ガスを含むフロリナートは中空糸フ
ォローファイバー外側のほうが内側よりも濃度が低いた
め、酸素や有毒ガスは中空糸フォローファイバー外側に
除去される。このようにして脱気された後のフロリナー
トはタンク２に再び戻される。モジュール３０外側には
図示しない冷却トラップが設けてあり、一部気化して中
空糸フォローファイバー外側に出たフロリナートは、こ
の冷却トラップで液化され、再びタンク２へ戻される。
なお、大きさ３ｍ×３ｍ×２ｍの比較的密閉された部屋
（消火区域）４０内に、３０ｃｍ×３０ｃｍ×１０ｃｍ
の火皿をおき、この火皿でｎ−ヘプタンを燃焼させたと
ころ、本消火装置の運転開始後、部屋内の窒素濃度は急
激に増大し、約５分間で８５％に達し、８分で鎮火し
た。なお、そのときの酸素濃度は１０％、部屋内の温度
および湿度はそれぞれ２５℃および５０％であった。

【００２４】（実施例２）図２に示されるように、タン
ク２内の酸素吸着性の液体２１として、

【００２５】

【化３】

【００２６】のそれぞれの液体２００リットルを用い
て、実施例１にある装置および比較的密閉された消火区
域４０の一例である部屋内を使用し、ｎ−ヘプタン火皿
を用いた実験を行ったところ、上記〜のいずれの液
体を用いても、部屋４０内の窒素濃度は急速に増大し、
１０分で９０％に達して鎮火した。このときの酸素濃度
は１０％であった。

【００２７】（実施例３）図２に示されるように、タン
ク２内の酸素吸着性の液体２１として、Ｃ₃Ｆ₇ＯＨを用
い、この中に、（脱酸素材として）ヘモグロビン、
ヘモシアニン、フタロシアニンのいずれかを５ｗｔ
％、界面活性剤として、ノニオン性界面活性剤（例えば
ポリオキシエチレンアルキルエーテル）を１ｗｔ％入れ
たものを２００リットル用いて、実施例１の装置および
比較的密閉された消火区域の一例である部屋を使用し、
ｎ−ヘプタン火皿を用いた実験を行ったところ、〜
のいずれの脱酸素材を用いた場合でも、１０分で窒素濃
度は９０％に達し、鎮火した。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、気体を利用する消火に
おいて、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を
妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有
利である消火方法および消火装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の消火装置を説明するための図である。

【図２】本発明の消火装置の別の態様を説明するための
図である。

【符号の説明】

１本発明の装置２タンク３循環経路５コンプレッサ６火災感知器７受信機８，１１遮断弁９，１３酸素濃度計１２圧力計２１酸素吸着性の液体３０モジュール４０消火区域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比較的密閉された消火区域内の空気を吸
引し、前記空気を圧縮し、この圧縮空気を酸素吸着性の
液体と接触させ、前記圧縮空気に含まれる酸素を除去し
て窒素富化空気を得、前記窒素富化空気を前記消火区域
内に戻すことを特徴とする消火方法。
【請求項２】消火初期段階または続く鎮火段階で、消
火区域内の酸素濃度を１０〜１５％に調節する請求項１
に記載の消火方法。
【請求項３】酸素吸着性の液体が人工血液である請求
項１または２に記載の消火方法。
【請求項４】酸素吸着性の液体が、下記一般式（１）
〜（７）で示される化合物の少なくとも１種である請求
項１ないし３のいずれか１項に記載の消火方法：【化１】（式中、Ｒはアルキル基、該アルキル基の水素原子のう
ちの幾つかがフッ素原子に置換されたもの、または芳香
族化合物を表し、Ｘはハロゲン原子または水素を表し、
ｍおよびｎは整数を表す）
【請求項５】酸素吸着性の液体が、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ
またはＦｅを有するポルフィリン錯体、ヘモシアニン、
ヘモグロビンおよびフタロシアニン錯体から選択された
有機金属錯体を溶解または分散させたものである請求項
３に記載の消火方法。
【請求項６】消火区域内の空気を圧縮する手段と、圧
縮空気に含まれる酸素を吸着することのできる液体と、
生じた窒素富化空気を前記消火区域内に循環させる循環
経路と、を備えた消火装置。
【請求項７】液体の脱酸素材によって、前記液体が再
利用される請求項６に記載の消火装置。
【請求項８】液体が、請求項４に記載の一般式（１）
〜（７）で示される化合物の少なくとも１種である請求
項６または７に記載の消火装置。
【請求項９】液体が、Ｃｏ、Ｃｕ、ＺｎまたはＦｅを
有するポルフィリン錯体、ヘモシアニン、ヘモグロビン
およびフタロシアニン錯体から選択された有機金属錯体
を溶解または分散させたものである請求項６または７に
記載の消火装置。