JPWO2009153847A1 - 消火用噴霧ノズルおよび消火設備 - Google Patents

Abstract

低圧の消火液を霧状にする。消火用噴霧ノズル１０は、本体３０と、障害物３６とを備える。本体３０は、消火液の放射口４０を有する。障害物３６は、対向面６０を有する。対向面６０は、放射口４０に対向する。対向面６０は、放射口４０から放射される消火液の放射領域１０２内に配置される。放射口４０から放射された消火液の一部は対向面６０に衝突し、反射する。放射口４０から放射された消火液の他の一部は対向面６０の周囲を通過する。消火液の一部が対向面６０から反射し他の一部が対向面６０の周囲を通過するので、対向面６０から反射した消火液７２が対向面６０の周囲を通過する消火液７０に衝突する。消火液同士が衝突するので、霧７４が生成する。

Description

本発明は、消火用噴霧ノズルおよび消火設備に関し、特に、低圧の消火液を霧状にすることができる消火用噴霧ノズルおよび消火設備に関する。

特許文献１は、ノズルヘッドを開示する。このノズルヘッドは、２個以上のノズルチップをヘッダ本体に取り付けたノズルヘッドである。このノズルチップは、微細な水の霧を同一方向へ放射する。このノズルチップは、噴出口がヘッダ本体の表面から１０ｍｍ以上突出するように取り付けられている。

特許文献１に開示されたノズルヘッドによると、霧の射程距離を伸ばすことができ、霧により包まれる範囲を拡大でき、かつ、ノズルヘッドの設置個数を減少させることができる。

特許文献２は、消火用ノズルを開示する。この消火用ノズルは、流体室を備えている。この流体室は、液体入口と、気体入口と、流体出口とを有する。この流体室は、複数の小室に分かれている。これらの小室は、液体入口と気体入口と流体出口とを個別に有する。これらの小室には、流体制御装置が備わっている。流体制御装置は、その小室に導入された液体を流体出口から拡散状態に噴出させる。

特許文献２に開示された消火用ノズルによると、初期消火を広い範囲で行うことができ、しかも、火災発生初期において、初期消火に有効な噴霧が開始されるまでの時間を大幅に短縮できる。

特許文献３は、液体噴霧ノズルを開示する。この液体噴霧ノズルは、ドーム状の窪みと、その窪みの先端部に交差する切込み溝とを有する。この切込み溝は、管軸より上側にずらして設けられている。

特許文献３に開示された液体噴霧ノズルによると、水平に取付けられたときも液体の飛距離を伸ばすことができる。

特許文献４は、スプリンクラー消火配管を開示する。このスプリンクラー消火配管において、給水用の主配管に接続される補助配管は、可撓性を有する合成樹脂管を用いてループ状に形成されている。そのループ状の補助配管に、合成樹脂製の分水用ヘッダが直列に介在されている。合成樹脂製の分水用ヘッダは、分岐接続部を複数箇所に有する。分岐接続部は、合成樹脂製の可撓管に連通される。

特許文献４に開示されたスプリンクラー消火配管は、施工現場に容易に搬送できる。

特開２００２−３３６３７０号公報 特開２００２−１７８８３号公報 特開平９-９８８号公報 特開平１０−３１４３３２号公報

しかし、特許文献１〜３に開示された発明では、霧を放射するために供給する液体の圧力を比較的高くしなければならないという問題点がある。たとえば、特許文献１に開示された発明の場合、液体の圧力を８ＭＰａ程度にすることが想定されている。特許文献４に開示された発明に至っては、霧を放射することに関する開示も示唆もない。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、低圧の消火液を霧状にする消火用噴霧ノズルおよび消火設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、消火用噴霧ノズル１０は、本体３０と、障害物３６とを備える。本体３０は、消火液の放射口４０，４１を有する。障害物３６は、この放射口４０，４１から放射される消火液を衝突させるためのものである。障害物３６は、対向面６０，６１を有する。対向面６０，６１は、放射口４０，４１に対向する。対向面６０，６１は、放射口４０，４１から放射される消火液の放射領域１０２内に配置される。

対向面６０，６１が放射領域１０２内に配置されることから、放射口４０，４１から放射された消火液の一部は対向面６０，６１に衝突し、反射する。放射口４０，４１から放射された消火液の他の一部は障害物３６の周囲を通過する。消火液の一部が障害物３６から反射し他の一部が障害物３６の周囲を通過するので、対向面６０，６１から反射した消火液７２が対向面６０の周囲を通過する消火液７０に衝突する。消火液同士が衝突するので、霧７４が生成する。このような作用によって霧７４を生成させる際、放射口４１から放射させる消火液の圧力は低圧でよい。その結果、低圧の消火液を霧状にする消火用噴霧ノズル１０を提供できる。

また、上述の対向面６０，６１の形状は、放射口４０，４１の形状に相似することが望ましい。

もしくは、上述の放射口４０の形状は円形であり、対向面６０の形状は円形であることが望ましい。

もしくは、上述の対向面６０，６１の中心軸は、放射口４０，４１の中心軸に一致することが望ましい。

また、上述の障害物３６が、支持部３２を介して本体３０に固定されていることが望ましい。

もしくは、上述の支持部３２には、少なくとも障害物３６と対向する位置に支柱５２を有し、この支柱５２の障害物３６と対向する対向部分５６が先細り状に形成されていることが望ましい。

本発明の他の局面に従うと、消火設備は、上述したノズルのいずれかが装備されている。

本発明にかかる消火用噴霧ノズルおよび消火設備は、低圧の消火液を霧状にすることができる。

本発明の実施形態にかかる消火設備のスプリンクラー消火配管を示す概略図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの斜視図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの正面図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの矢視図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの断面図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルにおいて放射口から放射された消火液が霧になる原理を示す概念図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの散布角と消火用噴霧ノズルの真下における散布量とを示す第１の図である。 本発明の実施形態にかかる消火用噴霧ノズルの散布角と消火用噴霧ノズルの真下における散布量とを示す第２の図である。 本発明の第１の変形例にかかる消火用噴霧ノズルの正面図である。 本発明の第２の変形例にかかる消火用噴霧ノズルの正面図である。 本発明の第３の変形例にかかる消火用噴霧ノズルの斜視図である。

符号の説明

１０ 消火用噴霧ノズル
１５ 主配管
１６ 補助配管
１７ 分水用ヘッダ
１８ ストレート型継手
２０ 分水管
３０ 本体
３２ 支持部
３６ 障害物
４０，４１ 放射口
５０ 梁
５２ 支柱
５６ 対向部分
６０，６１ 対向面
６２ 傾斜面
６３ 溝
６４ 接合部分
６５ 丸み
７０，７２，７６ 消火液
７４ 霧
１００ 中心軸
１０２ 放射領域
２００ 内径
２０２ 直径
２０４，２０８ 幅
２０６，２１０ 長さ

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態にかかる消火設備のスプリンクラー消火配管を示す概略図である。図２は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０の斜視図を示す。図３は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０の正面図を示す。図４は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０のＡ矢視図を示す。図５は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０のＢ断面図を示す。図６は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０において放射口４０から放射された消火液が霧になる原理を示す概念図である。図７は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０の散布角と消火用噴霧ノズル１０の真下における散布量とを示す第１の図である。図８は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０における散布角と消火用噴霧ノズル１０の真下における散布量とを示す第２の図である。なお、以下の説明においては、消火用噴霧ノズル１０の真下における散布量を「直下散布量」と称する。

図１に示すように、本実施形態にかかる消火設備のスプリンクラー消火配管は、分水用ヘッダ１７を有している。分水用ヘッダ１７は、合成樹脂の一体成形体である。分水用ヘッダ１７は、ストレート型継手１８から流入した水を複数の分水管２０に分水したり、分水後の残水を補助配管１６に流出させたりする機能を有している。

図１のように主配管１５に接続されて水平に配置されている補助配管１６はループ状に形成されている。補助配管１６のループ状は、図示のような矩形であっても円環形であってもよい。この補助配管１６にはポリエチレン管のような可撓性を有する合成樹脂管が用いられている。分水用ヘッダ１７は、補助配管１６にストレート型継手１８を介して接続されることによって、ループ状の補助配管１６に直列に介在している。ストレート型継手１８は合成樹脂製である。

分水管２０はポリエチレン樹脂などの合成樹脂で成形されている。また、すべての分水管２０は分水用ヘッダ１７を補助配管１６に接続施工するのに先立って、その分岐接続部に予め工場で熱融着されていることが望ましい。また、分水管２０として、その先端に図示しない密栓部が一体に成形されたものを用いることができる。このような分水管２０を予め接続しておけば、分水用ヘッダ１７に接続された分水管２０の先端開口がその密栓部によって水密に塞がれた状態になっているので、図１に示した主配管１５から分水用ヘッダ１７に至る配管系の施工が終了した時点でその水圧試験を実施するときに、その施工の終了時点で余分な作業を行うことなく直ちに水圧試験を実施することができるという利点がある。そして、水圧試験を行った後、その分水管２０の軸方向の所望箇所を切断してその密栓部を撤去すれば、その分水管２０に消火用噴霧ノズル１０を接続することができるようになる。さらに、分水用ヘッダ１７に接続された複数の分水管２０のうちの一部のものを密栓部を有したまま残し、他の分水管２０についてだけ密栓部を撤去して可撓管を接続しておくようにすれば、密栓部の残っている分水管２０を、事後的に消火用噴霧ノズル１０の設置数を増加させるときに使うことができるようになる。

可撓管にはポリエチレン管のような可撓性を持った合成樹脂管が採用される。分水管２０とその可撓管との接続は、たとえば合成樹脂製のストレート型継手を用いて行うことができる。

本実施形態にかかる可撓管には内面平滑な合成樹脂管（たとえばポリエチレン管）を用いることができる。そのようにすると、１つの分水用ヘッダ１７に多数の可撓管を接続しても、消火用噴霧ノズル１０に十分な圧力で十分な排出水量を供給することが可能になり、しかも、可撓管が軽量になるために可撓管を接続することによる重量負荷をそれほど意識する必要がなくなるという利点がある。

図２に示すように、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０は、本体３０と、支持部３２と、障害物３６と備える。本体３０は、放射口４０を有している。図示しないポンプから供給された消火液（本実施形態においては水）は、この放射口４０から放射される。放射された消火液は、障害物３６に衝突し、霧７４になる。消火液が霧７４になる原理に関しては後述する。

図３および図４を参照しつつ、支持部３２の構成について説明する。支持部３２は、梁５０と、支柱５２とを有する。梁５０は、障害物３６が固定される部材である。支柱５２は、本体３０に固定され、障害物３６を挟んで相対するように梁５０を支える部材である。支柱５２によって支えられることにより、梁５０は両端支持梁となっている。支柱５２の障害物３６と対向する対向部分５６は、障害物３６に向かって尖った先細り状に形成されている。

図２および図５を参照しつつ、障害物３６の構成について説明する。障害物３６は、対向面６０と、傾斜面６２とを有する。

本実施形態における対向面６０は、放射口４０の中心軸１００の延長線に直交し、放射口４０に対向する平面である。本実施形態において、対向面６０は、放射口４０の形状と相似する。図２および図４から明らかなように、放射口４０の形状と対向面６０の形状とは、円形である。また、対向面６０の中心軸は、放射口４０の中心軸１００に一致する。本実施形態においては、対向面６０の直径２０２は放射口４０の内径２００の９０％である。また、梁５０と傾斜面６２との接合部分６４の外径は放射口４０の内径より大きい。このため、対向面６０は、放射領域１０２の中に配置されることとなる。放射領域１０２とは、放射口４０から放射された消火液が通過するであろう領域を意味する。図５においては、本実施形態における放射領域１０２が二点鎖線で示されている。放射口４０の中心軸１００の延長線を回転軸とし、放射口４０の縁を通る直線を母線とする錐体により区切られる空間は、放射領域１０２に含まれると考えてよい。

一方、図２〜図５において示されている通り、本実施形態において、傾斜面６２は、形状が錐体状である障害物３６の、外周面である。より詳しく言えば、障害物３６の形状は錐台状である。つまり、錐体の頂の部分を底面に平行な面で切り取った後に残る部分の形状である。もちろん、障害物３６の形状は、本当の意味での錐体状であってもよい。

図６を参照しつつ、放射口４０から放射された消火液が霧７４になる原理について説明する。

放射口４０から放射された消火液の一部が、対向面６０に衝突して反射する。これが、図６において対向面６０から反射した消火液７２である。消火液の他の一部は、対向面６０の周囲を通過する。これが、図６において対向面６０の周囲を通過する消火液７０である。対向面６０から反射した消火液７２は対向面６０の周囲を通過する消火液７０に衝突する。衝突によって、対向面６０の周囲を通過する消火液７０は霧７４となって周囲に飛散する。対向面６０に衝突した消火液７２も霧７４となって周囲に飛散する。

放射口４０から放射された消火液の一部は、障害物３６の傾斜面６２にも衝突し、反射する。この傾斜面６２から反射した消火液７６も、対向面６０の周囲を通過する消火液７０に衝突する。衝突によって、対向面６０の周囲を通過する消火液７０は霧７４となって周囲に飛散する。傾斜面６２から反射した消火液７６も霧７４となって周囲に飛散する。

なお、図４に示したように、支柱５２の障害物３６と対向する対向部分５６が、障害物３６に向かって尖った先細り状に形成されているので、生成した霧７４は、支柱５２の側面に沿って流れることになる。

また、このような原理によって霧７４を生成させることから、中心軸１００の延長線に対する対向面６０の角度は必ずしも直交していなくともよい。直交していなくとも、この角度は、次に述べる要件を満たせばよい。その要件とは、霧７４の生成に必要な圧力の消火液が放射口４０から放射され、対向面６０に衝突し、障害物３６の周囲へ反射するという現象が、対向面６０上の次に述べる複数の点において生じるという要件である。そしてその複数の点は、中心軸１００の延長線に対して互いに対称な点である。

以上のようにして、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０は、放射口４０から放射された消火液同士が衝突することにより、霧７４を発生させる。このようにして発生した霧７４は、炎によって加熱され、水蒸気になる。その水蒸気の体積は、元の霧７４の体積に比べ大幅に大きなものとなる。その水蒸気が空中を漂うことにより、空気中の酸素濃度は相対的に低下することとなる。酸素濃度が低下する結果、酸欠状態が発生するので、そのなかで可燃物が燃えることは困難になる。とりわけ、油は燃えにくくなる。

消火のためには、消火用噴霧ノズル１０から散布された霧７４は、なるべく広範囲、かつ、均一に広がることが望ましい。ところが、消火用噴霧ノズル１０の真下に霧を十分に散布することはこれまであまり容易ではなかった。本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０は、その真下にも霧７４を十分散布できる。図７および図８に基づいて、この点につき説明する。

図７および図８は、放射口４０の内径に対する対向面６０の直径の割合が散布角と消火用噴霧ノズル１０の真下における散布量とに与える影響を示す図である。図７に示すのは、消火用噴霧ノズル１０に供給する消火液の圧力が０．４ＭＰａの場合を示す。図８は、その圧力が１．０ＭＰａの場合を示す。これらの図は、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０と同様の構造であって放射口４０の内径と対向面６０の直径とが互いに異なる様々な消火用噴霧ノズル１０につき散布角と消火用噴霧ノズル１０の真下における散布量とを測定して得た図である。

図７および図８に示した結果によれば、放射口４０の内径に対する対向面６０の直径の割合が「０．９」以下の場合、消火用噴霧ノズル１０に供給する消火液の圧力を上げることで消火用噴霧ノズル１０の真下に散布される消火液の量は増加すると考えられる。一方、その割合が「１」を超える場合、消火用噴霧ノズル１０に供給する消火液の圧力を上げても消火用噴霧ノズル１０の真下に散布される消火液の量はあまり増加しない。したがって、その割合を「０．９」以下とすることで、消火用噴霧ノズル１０の真下に消火液を十分散布することが可能になると考えられる。

また、図７および図８は、消火用噴霧ノズル１０に供給する消火液の圧力が散布角にあまり影響を与えないことを示すと考えられる。図７および図８において、その圧力が異なっていても散布角に相違は見られないためである。一方、放射口４０の内径に対する対向面６０の直径の割合が「０．９」から「１．０」までの範囲にある閾値を超えるか否かは、散布角に影響を与えると考えられる。図７および図８によれば、放射口４０の内径に対する対向面６０の直径の割合が「０．９」以下の場合、散布角はπ／３ラジアン〜π／２ラジアンであり、この割合が「１．０」を超える場合、散布角は２π／３ラジアン〜５π／６ラジアンとなるためである。

したがって、上述したように、本実施形態にかかる消火用噴霧ノズル１０において、対向面６０の直径は放射口４０の内径の９０％なので、１．０ＭＰａの消火液を供給すれば真下にも消火液を十分供給することが可能になる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更をしてもよいのはもちろんである。

例えば、傾斜面６２に溝６３を設けてもよい。図９は、傾斜面６２に溝６３を設けたときの消火用噴霧ノズルの正面図である。対向面６０と傾斜面６２との境界に丸み６５を設けてもよい。図１０は、そのような丸みを設けたときの消火用噴霧ノズルの正面図である。

また、放射口４０の内径に対する対向面６０の直径の割合は「０．９」に限られない。

また、本体３０は、円形の放射口４０に代え、円形とは異なる形の放射口を有しても良い。この場合、障害物３６は、円形の対向面６０に代え、その他の形の対向面を有しても良い。図１１は、本体３０が三角形の放射口４１を有し、障害物３６が三角形の対向面６１を有する場合の消火用噴霧ノズルの形態を示す斜視図である。この場合、対向面６１の中心軸と放射口４１の中心軸とは必ずしも一致していなくとも良い。もちろん、それらが一致していてもよい。

また、対向面の形状と放射口の形状とは相似していなくともよい。

Claims (7)

1. 消火液の放射口を有する本体と、この放射口から放射される消火液を衝突させる障害物とを備える消火用噴霧ノズルであって、
   前記障害物は、前記放射口に対向する対向面を有し、
   前記対向面は、前記放射口から放射される消火液の放射領域内に配置されている、消火用噴霧ノズル。
2. 前記対向面の形状は、前記放射口の形状に相似する、請求項１に記載の消火用噴霧ノズル。
3. 前記放射口の形状は円形であり、
   前記対向面の形状は円形である、請求項２に記載の消火用噴霧ノズル。
4. 前記対向面の中心軸は、前記放射口の中心軸に一致する、請求項１に記載の消火用噴霧ノズル。
5. 前記障害物が、支持部を介して前記本体に固定されている、請求項１に記載の消火用噴霧ノズル。
6. 前記支持部には、少なくとも前記障害物と対向する位置に支柱を有し、この支柱の前記障害物と対向する対向部分が先細り状に形成されている、請求項５に記載の消火用噴霧ノズル。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載された消火用噴霧ノズルを装備させた消火設備。

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