JPWO2020050209A1

JPWO2020050209A1 - 消火具

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Publication number: JPWO2020050209A1
Application number: JP2020541206A
Authority: JP
Inventors: 富山　昇吾; 昇吾富山; 辰基遠藤; 航小林
Original assignee: Yamato Protec Corp
Current assignee: Yamato Protec Corp
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-08-30
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: JP7220927B2; EP3848096A4; CN112672792A; WO2020050209A1; KR20210046741A; EP3848096A1; US20210331013A1

Abstract

本発明は、薄く成形した消火剤を簡便に設置することができる消火具を提供する。本発明の消火具は、燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤層と、前記消火剤層の第１表面を覆うとともに、前記エアロゾルの噴出孔を有する第１プレートと、前記消火剤層の前記第１表面とは反対側の第２表面を覆う第２プレートと、を備えることを特徴とする。前記第１プレートの縁部と前記第２プレートの縁部とは互いに接続されていてもよい。また、前記第１プレートの縁部に、前記第２プレート側に延びる周壁が設けられていてもよい。

Description

本発明は、燃焼によりエアロゾルを発生させることで火炎を消火又は抑制する消火具に関する。

燃焼によりエアロゾルを発生して火災を消火又は抑制するための消火剤組成物が知られている（例えば特許文献１）。かかる消火剤組成物は、例えば、分散体等の液体として、又は粉末や所望する形状の成形体等の固体として使用することができる。

国際公開第ＷＯ２０１７／１３４７０３号

例えばシートのように薄く成形した消火剤組成物は、限られたスペースに設置できることから、高い利便性を有すると考えられる。ただし、このような形態の消火剤では、形状保持などの設置のための工夫を別途行う必要がある。

そこで、本発明は、薄く成形した消火剤を簡便に設置することができる消火具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決すべく、本発明は、燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤層と、前記消火剤層の第１表面を覆うとともに、前記エアロゾルの噴出孔を有する第１プレートと、前記消火剤層の前記第１表面とは反対側の第２表面を覆う第２プレートと、を備えることを特徴とする消火具を提供する。

上記のような構成を有する本発明の消火具では、前記第１プレートの縁部と前記第２プレートの縁部とが互いに接続されていること、が好ましい。

また、上記のような構成を有する本発明の消火具では、前記第１プレートの縁部に、前記第２プレート側に延びる周壁が設けられていること、が好ましい。

上記のような構成を有する本発明の消火具では、前記第１プレート及び前記周壁が金属材料又は樹脂材料で作製されていること、が好ましい。

また、上記のような構成を有する本発明の消火具は、前記消火具を所望の取付箇所に固定するための固定手段を更に備えること、が好ましい。

また、上記のような構成を有する本発明の消火具では、消火剤層が、塩素酸カリウムを含み、ＤＳＣ評価（１００〜４００℃、１０℃毎分昇温）吸熱ピーク総量が１００Ｊ／ｇ〜９００Ｊ／ｇである消火剤を含むこと、が好ましい。

本発明によれば、薄く成形した消火剤の設置を容易にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る消火具１の概略を示す正面図である。消火具１の上面図である。消火具１の背面図である。図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。消火具の組立て方法を示す分解図である。本発明の第２実施形態に係る消火具２の概略を示す正面図である。消火具２の上面図である。消火具２の背面図である。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。消火具２の組立て方法の一例を示す分解図である。消火具２の組立て方法の他の例を示す分解図である。本発明の第３実施形態に係る消火具３の概略を示す断面図である。消火具３の組立て方法の一例を示す分解図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれら図面に限定されるものではない。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。

以下に開示する消火具は、筐体内に収納された消火剤層（略シート状の消火剤）が所定の温度で発火してエアロゾルを発生させ、発生したエアロゾルが孔から噴出することで、火災を消火又は抑制する。本消火具は、例えば、可燃物を収容する閉じた空間内、又は、発火のおそれがある機器の近傍に、好適に取り付けられる。前者としては、例えば、電気化学デバイス（蓄電池、キャパシタなど）、電子機器及び発電設備（風力発電システムのナセルなど）、容器（ダストボックスなど）などが挙げられる。また、後者としては、例えば、充電器や接触端子などが挙げられる。つまり、本消火具は、限られたスペースに設置することができるように設計されている。

１．第１実施形態
図１−図５を参照して、第１実施形態に係る消火具を説明する。
本実施形態に係る消火具１は、消火剤層１１、プレート１３，１５及び周壁１７を備えている。これらの構成要素のうちプレート１３，１５及び周壁１７は、消火剤容器を構成している。

消火具１及び消火剤容器は、限られたスペースに設置できるように、図２に示すように全体として薄い形状を呈している。消火具１の寸法は、設置スペースや求められる消火性能に応じて設計されてよく、例えば、消火剤層１１の厚みが２ｍｍほどである場合、消火具１１の厚みは３ｍｍほどでよい。

消火具１の構成要素を説明する。消火剤層１１は、燃焼によりエアロゾルを発生させる薬剤であり、シート状に成形されている。ここで、シート状とは、例えば、消火剤が、水平に把持された状態では自重により形状を保持できないほどの厚み（薄さ）であること、又は、周面を接地させた状態で自立し得ないほどの厚みであること、を指すものとする。したがって、消火剤層１１は、第１表面に相当する表面１１１と、第１表面とは反対側の第２表面に相当する表面１１３と、を有する。なお、消火剤層１１は、全体にわたって連続する形状であっても、部分的に不連続な部分のある形状であってもよい。

消火剤層１１は、本実施形態では、収納空間Ｓ（図５参照）の形状に対応して矩形を呈しているが、円形その他の形状でもよい。消火剤層１１の寸法は、例えば縦横約４０ｍｍ、厚み約２ｍｍである。消火剤層１１を構成する消火剤の組成については追って述べる。

プレート１３は、図４に示すように、消火剤層１１の表面１１１を覆う板部材であり、第１プレートに相当する。本実施形態では、プレート１３が、例えばステンレス鋼、鉄、アルミニウム及びその合金のような金属材料で作製されることを想定しているが、プレート１３は、樹脂などの他の材料で作製されてもよい。また、プレート１３は、消火剤層１１の燃焼開始温度よりも高い温度まで形態を保持できることが好ましい。なかでも、プレート１３は、加工、取扱い、価格及び耐熱性の観点から、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０２Ｂ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１などの材料で製作されることが好ましく、また、０．１〜１．０ｍｍの厚みを有することが好ましい。

プレート１３は、図１に示すように、消火剤層１１から発生したエアロゾルの噴出孔１３１を有する。本実施形態では、噴出孔１３１は、規則的に整列された複数の孔で構成されているが、噴出孔１３１は１つの孔でもよいし、不規則に配置された複数の孔で構成されていてもよい。また、噴出孔１３を構成する個々の孔は、円形に限られず、例えば四角形状、十字状などでもよい。したがって、プレート１３は、パンチングメタルとして構成することができる。

次いで、プレート１５は、図４に示すように、消火剤層１１の表面１１３（表面１１１とは反対側の面）を覆う板部材であり、第２プレートに相当する。ここでは、プレート１５が、プレート１３と同様に、金属材料で作製されることを想定しているが、樹脂等の他の材料で作製されてもよい。また、プレート１５にエアロゾルの噴出孔が設けられてもよい。

プレート１５は、図示しない保持手段を介して周壁１７に取り付けられている。保持手段としては、例えば、接着テープ、及び、周壁１７の内周面に設けられてプレート１５の外縁と係合する溝又は突起が可能である。

周壁１７は、図５に示すように、プレート１３からプレート１５側に延びて、プレート１３，１５の間に消火剤層１１の収納空間Ｓを形成する。本実施形態では、周壁１７は、図３及び図４に示すように、消火剤層１１、プレート１３，１５の周面を覆うように形成されている。

収納空間Ｓは、噴出孔１３１を除き、閉じていることが好ましい。これにより、噴出孔１３１から噴射されるエアロゾルの指向性が高まり、火炎を効果的に消火又は抑制することが可能となる。

本実施形態では、例えば図５に示すように、周壁１７はプレート１３と一体的に成形されている。したがって、周壁１７は、プレート１３と同じ材料（つまり金属材料又は樹脂材料）で作製される。

消火具１はまた、消火具１を所望の取付箇所に固定するための固定手段１９を有していてもよい。本実施形態では、固定手段１９としてネジ孔を想定しているが、固定手段１９は例えば両面テープ、フックなどでもよい。また、消火具１は、取付箇所に溶接されてもよい。

上述した構成を有する消火具１は、次の手順で組み立てられる。
図５に示すように、一体化されたプレート１３及び周壁１７を用意する。次いで、収納空間Ｓに消火剤層１１を収納する。そして、プレート１５で消火剤層１１の表面１１３を覆い、プレート１５を周壁１７上に保持する。
そして、このようにして組み立てられた消火具１は、固定手段１９を介して所望の取付箇所に取り付けられる。その際、噴出孔１３１を有するプレート１３が想定される火炎の火元に向くように、消火具１を設置することが好ましい。

第１実施形態によれば、例えばシートのように薄く成形された消火剤層１１の形状を容易に保持することができる。また、消火具１全体として厚みが小さいため、限られたスペースに容易に設置することができる。

また、収納空間Ｓは噴射孔１９を除いて閉じているため、噴射孔１９から噴射されるエアロゾルは一定の指向性を有する。したがって、火元に効率よくエアロゾルを供給することができ、消火性能の向上につながる。

また、プレート１５を外すことで消火剤層１１を取り替えることができるので、消火剤層１１の交換や、消火具１のメンテナンスが容易である。

２．消火剤組成物
ここで、本実施形態の消火剤層１１に用いられる消火剤（消火剤組成物）について説明する。消火剤組成物としては、火薬の分類に属するものも属しないものも、種々のものを用いることができる。

本実施形態における消火剤は、例えば、燃料（Ａ成分）２０〜５０質量％及び塩素酸塩（Ｂ成分）８０〜５０質量％を含有し、更に前記燃料及び前記塩素酸塩の合計量１００質量部に対して、６〜１０００質量部のカリウム塩（Ｃ成分）を含有し、熱分解開始温度が９０℃超〜２６０℃の範囲である。

Ａ成分である燃料は、Ｂ成分である塩素酸塩と共に燃焼により熱エネルギーを発生させて、Ｃ成分のカリウム塩に由来するエアロゾル（カリウムラジカル）を発生させるための成分である。

かかるＡ成分の燃料としては、例えば、ジシアンジアミド、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、尿素、メラミン、メラミンシアヌレート、アビセル、グアガム、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、カルボキシルメチルセルロースカリウム、カルボキシルメチルセルロースアンモニウム、ニトロセルロース、アルミニウム、ホウ素、マグネシウム、マグナリウム、ジルコニウム、チタン、水素化チタン、タングステン及びケイ素のうちの少なくとも１種から選ばれるものが好ましい。

Ｂ成分の塩素酸塩は強力な酸化剤であり、Ａ成分の燃料と共に燃焼により熱エネルギーを発生させ、Ｃ成分のカリウム塩に由来するエアロゾル（カリウムラジカル）を発生させるための成分である。

かかるＢ成分の塩素酸塩としては、例えば塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸ストロンチウム、塩素酸アンモニウム及び塩素酸マグネシウムのうちの少なくとも１種から選ばれるものが好ましい。

ここで、Ａ成分の燃料とＢ成分の塩素酸塩の合計１００質量％中の含有割合は、以下のとおりである。
Ａ成分：２０〜５０質量％
好ましくは２５〜４０質量％
より好ましくは２５〜３５質量％
Ｂ成分：８０〜５０質量％
好ましくは７５〜６０質量％
より好ましくは７５〜６５質量％

次に、Ｃ成分のカリウム塩は、Ａ成分とＢ成分の燃焼により生じた熱エネルギーによりエアロゾル（カリウムラジカル）を発生させるための成分である。

かかるＣ成分のカリウム塩としては、例えば酢酸カリウム、プロピオン酸カリウム、クエン酸一カリウム、クエン酸二カリウム、クエン酸三カリウム、エチレンジアミン四酢酸三水素一カリウム、エチレンジアミン四酢酸二水素二カリウム、エチレンジアミン四酢酸一水素三カリウム、エチレンジアミン四酢酸四カリウム、フタル酸水素カリウム、フタル酸二カリウム、シュウ酸水素カリウム、シュウ酸二カリウム及び重炭酸カリウムのうちの少なくとも１種から選ばれるものが好ましい。

Ｃ成分の含有割合は、Ａ成分とＢ成分の合計量１００質量部に対して、６〜１０００質量部であるのが好ましく、より好ましくは１０〜９００質量部である。

更に、本実施形態の消火剤組成物は、熱分解開始温度が９０℃超〜２６０℃の範囲のものであり、好ましくは１５０℃超〜２６０℃のものである。このような熱分解開始温度の範囲は、上記のＡ成分、Ｂ成分及びＣ成分を上記の割合で組み合わせることで調製することができる。

本実施形態の消火剤組成物は、上記の熱分解開始温度の範囲を満たすことで、例えば点火装置等を使用することなく、火災発生時の熱を受けてＡ成分とＢ成分が自動的に着火燃焼して、Ｃ成分に由来するエアロゾル（カリウムラジカル）を発生させて消火することができる。

なお、室内にある可燃物として一般的な木材の引火温度は２６０℃であり、火気を取扱う場所に設置する自動火災報知設備の熱感知器の一般的な作動温度である９０℃以下では起動しない条件に熱分解開始温度を設定することで、速やかな消火ができると共に、前記熱感知器の誤作動も防止できる。特に、熱感知器の最大設定温度は１５０℃であるため、熱分解開始温度の下限値を１５０℃超に設定することで高い汎用性が得られる。

消火剤の成形方法の例として、上記の組成物をバインダーと混合し、例えばローラで所望の厚さに延ばし、所望の寸法に裁断することが考えられる。あるいは、消火剤組成物とバインダーとの混合物を紙などの支持物に塗布してもよい。

ここで、バインダーの材料としては、例えば、具体的にはポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ（１−）ブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−プロピレン樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂類、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、多加硫ゴム（Ｔ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＺ）、ウレタンゴム（Ｕ）等のゴム類、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂類、上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のラテックス類、上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のエマルション類、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）、ＨＰＭＣ（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）等のセルロース誘導体等が考えられる。

３．第２実施形態
図６−図１１を参照して、第２実施形態に係る消火具を説明する。
本実施形態に係る消火具２は、例えば図９に示すように、消火剤層２１、プレート２３，２５及び周壁２７を備えている。プレート２３，２５及び周壁２７は消火剤容器を構成する。消火具２及び消火剤容器は、図７に示すように、全体として厚みの小さい形状を呈している。

消火剤層２１としては、第１実施形態の消火剤層１１と同じものを使用することができる。プレート２５もまた、例えば図８に示すように、第１実施形態のプレート１５と同じものでよい。ただし、プレート２５は、後述する周壁２７の形成方法の違いに応じて、周壁２７に着脱自在に取り付けられたり、周壁２７に固定されたりする（図１０及び図１１参照）。

本実施形態では、プレート２３と周壁２７とが別部材として構成されている。したがって、プレート２３は、例えば図６及び図９に示すように、板材に噴射孔２３１を穿つことで容易に作製される。また、例えば図１０に示すように、周壁２７はシンプルな枠体であり、周壁２７の内周面の内側に消火剤層２１の収納空間ＳＳが形成されることになる。

周壁２７には、プレート２３，２５が取り付けられる（図１０参照）。周壁２７は、プレート２３，２５を保持するための保持手段（図示せず）をそれぞれ有している。ここでいう保持手段は、第１実施形態においてプレート１５を周壁１７上に保持するための保持手段と同様のものでよい。プレート２３，２５は、この保持手段及び後述する周壁２７の形成方法の違いに応じて、周壁２７に着脱自在に取り付けられたり、周壁２７に固定されたりする（図１０及び図１１参照）。

このような構成を有する消火具２の組立方法の一例を、図１０を参照して説明する。この組立方法は、周壁２７が枠体として提供される場合に好適である。具体的には、まず周壁２７の内側の収納空間ＳＳに消火剤層２１を挿入する。次いで、プレート２３，２５で消火剤層２１の表面２１１，２１３をそれぞれ覆い、両プレート２３，２５を周壁２７上に保持する。なお、消火剤層２１の挿入及びプレート２３，２５の取付けの順序は適宜変更可能である。

また、消火具２の他の組立方法を、図１１を参照して説明する。
まず、プレート２３、消火剤層２１、プレート２５の順に重ねる。次いで、重ねられた部材の外周面に樹脂を塗布し又は巻き付けることで周壁２７を形成する。ここで用いられる樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルフォン（ＰＰＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂等が挙げられる。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、薄く成形された消火剤層２１を容易に保持することができるとともに、限られたスペースに容易に設置することができる。更に、各構成部材がシンプルな形状であるため、製造コストの低減を期待することができる。

４．第３実施形態
図１２及び図１３を参照して、第３実施形態に係る消火具を説明する。
本実施形態に係る消火具３は、図１２に示すように、全体として厚みの小さい形状を呈し、消火剤層３１と、容器を構成するプレート３３，３５と、を備えている。消火剤層３１としては、第１実施形態の消火剤層１１と同じものを使用することができる。

プレート３３は、噴射孔３３１を有するとともに、縁部３３Ａにおいてプレート３５側に屈曲している。また、プレート３５は、縁部３５Ａにおいてプレート３３側に屈曲している。なお、プレート３３，３５の材料は、第１実施形態のプレート１３，１５の材料と同じでよい。

かかる消火具３は、図１３に示すように、プレート３３，３５の間に消火剤層３１を挟み込むことで作製される。プレート３３，３５は、縁部３３Ａ，３５Ａにおいて互いに接続され、互いに固定される。プレート３３，３５の固定手段としては、例えば、接着剤による接着、溶接、かしめ等が可能である。

本実施形態では、プレート３３，３５が周壁の役割を兼ねている。したがって、板材に噴射孔３３１を穿ち、縁部を折り曲げることで、プレート３３、３５を容易にかつ安価に作製することができる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それらも本発明に含まれる。

例えば、プレート１３（２３，３３）と消火剤層１１（２１、３１）との間に、消火剤層１１（２１、３１）を構成する消火剤の外部への剥落の防止のためにスクリーンを挿入してもよい。スクリーンとしては、金網、薄紙、樹脂シートなどが考えられる。

１，２，３・・・消火具、
１１、２１、３１・・・消火剤層、
１３，１５，２３，２５，３３，３５・・・プレート、
１７，２７・・・周壁。
１３１，２３１，３３１・・・孔。

Claims

燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤層と、
前記消火剤層の第１表面を覆うとともに、前記エアロゾルの噴出孔を有する第１プレートと、
前記消火剤層の前記第１表面とは反対側の第２表面を覆う第２プレートと、
を備えることを特徴とする消火具。
前記第１プレートの縁部と前記第２プレートの縁部とは互いに接続されていること、
を特徴とする請求項１に記載の消火具。
前記第１プレートの縁部には、前記第２プレート側に延びる周壁が設けられていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の消火具。
前記第１プレート及び前記周壁は金属材料又は樹脂材料で作製されていること、
を特徴とする請求項３に記載の消火具。
前記消火具を所望の取付箇所に固定するための固定手段
を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の消火具。
前記消火剤層が、
塩素酸カリウムを含み、ＤＳＣ評価（１００〜４００℃、１０℃毎分昇温）吸熱ピーク総量が１００Ｊ／ｇ〜９００Ｊ／ｇである消火剤を含むこと、
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の消火具。