JPWO2018123311A1

JPWO2018123311A1 - 消火方法

Info

Publication number: JPWO2018123311A1
Application number: JP2018558884A
Authority: JP
Inventors: 昭光吉川; 昇吾富山
Original assignee: Yamato Protec Corp
Current assignee: Yamato Protec Corp
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: JP7085756B2; WO2018123311A1

Abstract

本発明は、火炎の熱エネルギーが小さく吸熱が不十分であってもより確実に消火作用を発現する消火方法を提供する。具体的には、本発明は、水溶性成分である少なくとも１種の消炎化合物及び少なくとも１種の硝酸塩を含む消火用水溶液を、高圧状態で、噴霧ノズルから噴霧放射することを特徴とする消火方法である。

Description

本発明は、消火作用を有する水溶液を高圧状態で噴霧ノズルから噴霧放射して消火する消火方法に関する。

消防法上の火災は、木材や紙等の火災（Ａ火災）、油火災（Ｂ火災）及び電気火災（Ｃ火災）に分類されており、市販されている消火剤としては、水系消火剤（例えば水、炭酸カリウムを主成分とする強化液消火剤）、泡系消火剤（例えばライトウォーター）、ガス系消火剤（例えばハロン消火剤、二酸化炭素消火剤）及び粉末系消火剤（例えば第一リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸カリウムと尿素との化合物）等があり、火災の種類に応じて適当な消火剤が使用されている。

ここで、本来、水は消火対象としてＡ火災に対してしか消火効力がないと考えられていたが、使用方法によっては、Ｂ火災の消火も可能であるという技術が考えられている。そのような水による消火技術の一例として、例えば特許文献１（国際公開第ＷＯ９２／２０４５３号パンフレット）に記載のものがあり、局所放出方式及び全域放出方式がある。

局所放出方式では、図２（ａ）に示すように、水を加圧して高圧状態とし、その高圧水をスプレーヘッド１から火炎２に向けて直接噴霧して消火を行い、全域放出方式では、図２（ｂ）に示すように、密閉空間Ａ内の火災に対して直接噴霧するのではなく、間接的に放射を行って、その噴霧粒子が微細であるために、放射されてから地上に落下するまでの滞留時間が長く、空間全域に噴霧液を充満させて消火を行われる。

上記のような消火方法によれば、噴霧された水の霧が火炎を覆うことにより、気相の冷却、霧の気化による酸素濃度の希釈及び燃焼面の濡れ化によって、Ａ火災だけでなく、Ｂ火災も消火することが可能であるが、水のみを使用していることから、火炎の面積が大きくなると、確実に消火することができないため、本出願人は、特許文献２（特開平７−１７１２２８号公報）において、消火剤として水のみを使用した消火方法に代替して、Ａ火災だけでなく、Ｂ火災及びＣ火災も確実に消火できる消火方法を提案した。

より具体的には、上記特許文献２においては、負触媒効果による消火作用を有する消火薬剤を溶解した水溶液を高圧状態でスプレーヘッドから噴霧放射することを特徴とする消火方法を提案している。

国際公開第ＷＯ９２／２０４５３号パンフレット特開平７−１７１２２８号公報

上記特許文献２の消火方法では、噴霧された霧（ミスト）状の消火剤中の水分が火炎の熱エネルギーで蒸散することで、冷却作用及び酸素遮蔽作用が発現し、更に、逐次的に析出した消火剤の結晶粒子が、火炎の吸熱分解により負触媒作用を示すアンモニアやカリウム等を発生させて化学消火反応を進行させる、とされているが、必ずしも十分に吸熱分解するとは限らず、消火力の観点から未だ改善の余地があった。

そこで、本発明の目的は、火炎の熱エネルギーが小さく吸熱が不十分であってもより確実に消火作用を発現する消火方法を提供することにある。

上記の問題点を解決すべく、本発明者らが鋭意実験を繰り返して検討した結果、火炎の熱エネルギーが小さく吸熱が不十分であってもより確実に消火作用を発現する消火方法を実現するためには、更に、消火剤を酸化分解させる添加物が有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、水溶性成分として少なくとも１種の消炎化合物と少なくとも１種の硝酸塩とを含む消火用水溶液を、高圧状態で、噴霧ノズルから噴霧放射することを特徴とする消火方法、を提供する。

かかる本発明の消火方法においては、前記消炎化合物が、クエン酸三カリウム、酢酸カリウム、重炭酸カリウム、酒石酸カリウム、グルコン酸カリウム、乳酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸カリウム、フタル酸水素カリウム、シュウ酸カリウム、プロピオン酸カリウム、アロフォン酸カリウム、炭酸カリウム、クエン酸三ナトリウム、重炭酸ナトリウム、第一リン酸アンモニウム、第二リン酸アンモニウム又は硫酸アンモニウムであること、が好ましい。

また、前記硝酸塩は、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム又は硝酸グアニジンであること、が好ましい。

また、前記消火用水溶液における前記消炎化合物及び前記硝酸塩の合計含有量が１〜８５質量％であること、更には、５〜６０質量％であること、が好ましい。

上記のような構成の本発明の消火方法においては、噴霧する水溶液として、消火作用を有する消火剤である消炎化合物だけでなく、当該消炎化合物を酸化分解させることが可能な硝酸塩を更に含む混合水溶液を用いる。これにより、水分蒸散後の混合水溶液は、火炎からの最小着火エネルギーレベルで一気に燃焼に近い極めて早い熱分解反応を生じ、一気に消火作用を示す化学種を微粒拡散し、より速やかで効率的な化学消火を確実に実現することができる。

本発明の消火方法の一実施形態を説明するための概略模式図である。局所放出方式の消火方法を説明するための概略模式図（ａ）と、全域放出方式の消火方法を説明するための概略模式図（ｂ）である。消火装置に使用されるスプレーヘッドの一例の概略縦断面図である。図３に示すスプレーヘッドの概略正面図である。

以下、本発明の消火方法の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各実施形態において重複する説明は省略することがあり、本発明はこれら図面に限定されるものではなく、また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。

図１は、本発明の消火方法の一実施形態を説明するための消火装置の概略模式図である。図１に示す消火装置においては、消火作用を有する消火薬剤である消炎化合物と、当該消火薬剤の酸化分解可能な硝酸塩と、を溶解した水溶液（以下、「消火用水溶液」ともいう。）を充填した開閉バルブ１５ａ付き高圧容器１５を有し、該高圧容器１５とスプレーヘッド１とを配管１６を介して連通連結されている。

高圧容器１５には、消火用水溶液と、窒素ガスと、二酸化炭素等の圧縮ガスとが充填され、消火用水溶液が１平方センチメートル当たり少なくとも１０ｋｇ以上、好ましくは１００ｋｇ以上の高圧で加圧されている。なお、高圧容器１５を用いず、圧縮ポンプ等により消火薬剤を溶解した水溶液を加圧して高圧状態にしてもよい。

ここで、スプレーヘッド１としては、従来公知のものを使用すればよく、例えば図３及び図４に示すものが用いられ、例えば天井に火災の発生が予期される方向へ指向して配置された各噴霧ノズル４から粒子径が２０〜２００μｍの霧１４が火炎２に向けて噴霧放射される。

上記の消火用水溶液に含まれる消炎化合物は、無機化合物でも有機化合物でもよく、好ましいものは、例えば、クエン酸三カリウム、酢酸カリウム、重炭酸カリウム、酒石酸カリウム、グルコン酸カリウム、乳酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸カリウム、フタル酸水素カリウム、シュウ酸カリウム、プロピオン酸カリウム、アロフォン酸カリウム、炭酸カリウム、クエン酸三ナトリウム、重炭酸ナトリウム、第一リン酸アンモニウム、第二リン酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムのうちの少なくとも１種である。これらの消炎化合物が好ましい理由は、水に溶解し易く、また消炎化合物中のカリウム、ナトリウム、アンモニウムが火炎により容易に消炎化合物より放出され、燃焼反応を促進する化学種と結合することで消炎効果を発揮できるからである。

また、上記の消火用水溶液に含まれる硝酸塩は、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム及び硝酸グアニジンのうちの少なくとも１種である。これらの硝酸塩が好ましい理由は、水に溶け易く、上記の化合物との組合せで硝酸イオン由来の酸素による酸化分解反応を促進し、消火成分を放出する機能を有するからである。

消火用水溶液における前記消炎化合物及び前記硝酸塩の合計含有量が１〜８５質量％であること、更には、１〜６０質量％であること、が好ましい。また、消火用水溶液における前記消炎化合物及び前記硝酸塩の質量比は、消炎化合物が４５〜９９に対し、硝酸塩が５５〜１（合計１００）であればよい。より好ましくは、消炎化合物が５０〜９５に対し、硝酸塩が５０〜５（合計１００）であればよい。

本発明の消火方法においては、スプレーヘッド１から噴霧放射される上記消火用水溶液の霧（ミスト）１４の粒子径が２０〜２００μｍのときに消火作用を効果的に発揮する。粒子径が２００μｍ以下であれば、燃焼熱により粒子中の水分がより確実に蒸発し、残された消火剤成分である消炎化合物が粉末化し、更に、熱せられて吸熱分解を起こすことで消火作用を発揮する、また、粒子径が２０μｍ以上であれば、含有水分の蒸発が確実に行われ、消火薬成分による消火効果が最大限に引き出される。上記消火用水溶液の霧（ミスト）１４の粒子径は、より好ましくは、３０〜１００μｍであるのが好ましい。

上記のような構成を有する消火装置を用い、火災が発生した場合には、その検知信号又は手動で開閉バルブ１５ａを開放する。これによって、負触媒効果による消火作用を有する消火薬剤を溶解した水溶液が高圧状態でスプレーヘッド１の各噴霧ノズル４から霧１４となって火炎２に向けて噴霧放射される。

このとき、火炎２を霧１４で覆うことにより、先ず燃焼熱により霧１４の水分が気化蒸発し、次に、消火用水溶液の霧１４が熱分解して残った火炎２を消火する。即ち、消火原理は、（１）気相の冷却、（２）噴霧液の気化による酸素濃度の希釈、（３）燃焼面の濡れ化、（４）消火剤成分の消火作用と、硝酸塩による消火剤成分の酸化分解作用と、による化学的消火であって、Ａ火災だけでなく、Ｂ火災及びＣ火災であっても、しかも、その火炎の面積が広い場合でも、確実に消火することができる。

≪実施例１〜１０≫
図１に示す消火装置を用い、深さが３０ｃｍで、その面積が４５×４５、６３×６３、７７×７７及び８９×８９ｃｍの各種の燃焼火皿１８に敷水１９を深さ１５ｃｍ溜め、その敷水１９上にノルマルヘプタン２０を深さ３ｃｍ入れ、スプレーヘッド１と燃焼火皿１８との間の間隔Ｈを１．５ｍとした。消火対象空間は５リットルとした。
また、表１に示す組成の成分を水に溶解させて２０％の消火用水溶液を調製し、高圧容器１５にこれを充填するとともに、窒素ガスを充填して、初期圧力が１平方センチメートル当たり１００ｋｇになるように加圧した。この状態で、ノルマルヘプタン２０に着火し、予備燃焼を１分間行った後、開閉バルブ１５ａを開放し、スプレーヘッド１から粒子径が２０〜２００μｍの消火用水溶液の霧１４を噴霧放射し、その霧１４で火炎２を覆った。このような手順で消火方法を実施し、消火の成否を確認した。結果を表１に示した。

≪比較例１≫
硝酸塩を用いない以外は、実施例１と同様にして、消火方法を実施して消火の可否を確認した。結果を表１に示した。

≪比較例２≫
水のみを用いた以外は、実施例１と同様にして、消火方法を実施して消火の可否を確認した。結果を表１に示した。

消火試験の結果は、表１に示すとおりであり、硝酸塩を用いない場合（比較例１）は、ほとんど消火できたが最後に小さな炎が残った。また、水だけを用いた場合（比較例２）は、ほとんど消火できなかった。これに対し、本発明の消火方法においては確実に消火することができた。
なお、消炎化合物を用いない場合を比較例３としたが、消火できなかった。

１・・・スプレーヘッド、
２・・・火炎、
１５・・・高圧容器、
１８・・・燃焼火皿、
１９・・・敷水、
２０・・・ノルマルヘプタン。

Claims

水溶性成分として少なくとも１種の消炎化合物と少なくとも１種の硝酸塩とを含む消火用水溶液を、高圧状態で、噴霧ノズルから噴霧放射することを特徴とする消火方法。
前記消炎化合物が、クエン酸三カリウム、酢酸カリウム、重炭酸カリウム、酒石酸カリウム、グルコン酸カリウム、乳酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸カリウム、フタル酸水素カリウム、シュウ酸カリウム、プロピオン酸カリウム、アロフォン酸カリウム、炭酸カリウム、クエン酸三ナトリウム、重炭酸ナトリウム、第一リン酸アンモニウム、第二リン酸アンモニウム又は硫酸アンモニウムであること、を特徴とする請求項１に記載の消火方法。
前記硝酸塩が、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム又は硝酸グアニジンであること、を特徴とする請求項１又は２に記載の消火方法。
前記消火用水溶液における前記消炎化合物及び前記硝酸塩の合計含有量が１〜８５質量％であること、を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載の消火方法。