WO2014069022A1 - 自動消火具 - Google Patents

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健児 谷口
宏樹 玉井
孝廣 葛西
健雄 森島
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株式会社ニチボウ
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Definitions

  • an electric thermal sensor is installed in a lithium ion battery, a fire extinguisher that is operated by this thermal sensor is installed, and the jet outlet is connected to a lithium ion battery. If the battery is installed facing the battery and a fire breaks out, the fire may be detected by a thermal sensor, and the fire extinguisher may be activated by an electrical signal sent from the thermal sensor to extinguish the fire of the lithium ion battery. Conceivable.
  • the automatic fire extinguisher of the present invention when injecting nitrogen gas or other gas into the container to increase the pressure in the container, when the container is damaged by a fire, the fire extinguishing agent blows out from the damaged part to the outside at once. There is an advantage that can be effectively extinguished.
  • FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of an automatic fire extinguisher according to the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the extinguishing agent and the vapor pressure.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example in which the automatic fire extinguisher according to the first embodiment of the present invention is installed in the secondary battery.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing another example in which the automatic fire extinguisher according to the first embodiment of the present invention is installed in a secondary battery.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example in which the automatic fire extinguisher according to the first embodiment of the present invention is installed in the secondary battery.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing another example in which the automatic fire extinguisher according to the first embodiment of the present invention is installed in a secondary
  • FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of an automatic fire extinguisher according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • reference numeral 10 denotes an automatic fire extinguisher
  • the automatic fire extinguisher 10 includes a flat bag-like container 12 and a fire extinguisher 14 filled in the container 12.
  • the container 12 has a flat shape as a whole in a state where the front and back surfaces of the container 12 are heat-sealed by spot welding and filled with the extinguishing agent 14.
  • the material of the container 12 may be a thermoplastic resin that is pierced by the heat of fire, for example, a synthetic resin film made of polypropylene resin, polyethylene resin, polyamide resin, or ethylene-vinyl alcohol copolymer resin.
  • a synthetic resin other than these synthetic resins may be used as long as it is a synthetic resin that is melted and damaged by the heat of a fire.
  • an aluminum laminate film in which an aluminum film is coated on a synthetic resin film may be used so that the extinguishing agent 14 is not volatilized from the container 12 as much as possible.
  • the automatic fire extinguisher 10 is used by being inserted into the gap of the secondary battery 18 as shown in FIG. 5 or FIG.
  • the synthetic resin container (bag) 12 is damaged by the heat of the fire and the pressure of the extinguishing agent, the extinguishing agent 14 is ejected from the damaged part, and the ejected extinguishing agent 14 is fired.
  • the fire is extinguished by blocking the air supplied to the fire source, cooling the fire source, and chemically suppressing the combustion reaction.
  • FIG. 7 is a plan view of a second embodiment of the automatic fire extinguisher according to the present invention
  • FIG. 8 is a front view of the second embodiment of the automatic fire extinguisher according to the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. is there.
  • reference numeral 10 denotes an automatic fire extinguisher
  • the automatic fire extinguisher 10 includes a fire extinguishing agent 14 and a container 12 filled with the fire extinguishing agent 14.
  • the materials of the fire extinguishing agent 14 and the container 12 are the same as those described in the first embodiment.
  • the container 12 may be formed thick, and a plurality of weak parts that are easily melted and damaged by the heat of the fire may be dispersed to increase the strength of the container and increase the sensitivity to fire.
  • the weak part can be formed by reducing the thickness of the synthetic resin.
  • the front or back surface of the synthetic resin may be covered with an aluminum film so that the fire extinguishing agent 14 does not easily penetrate from the container 12 to the outside, thereby extending the service life.
  • the automatic fire extinguishing tool 10 can be bent and installed in the box 20 of the distribution board, the distribution board, or the power board as shown in FIG.
  • the fire extinguishing target is a server rack or a lithium ion battery storage shelf, it can be installed in a spiral shape behind the server rack or lithium ion battery storage shelf 22 as shown in FIG.
  • the installation mode of the automatic fire extinguishing tool 10 can be selected in any mode in consideration of installation on a fire extinguishing target.
  • Fire extinguishing start (s): Time from ignition to start of fire extinguishing agent release b.
  • Fire extinguishing end (s): Time from ignition to extinction c.
  • Fire extinguishing time (s): Time from release of fire extinguishing agent to fire extinguishing d.
  • Operating temperature e.
  • Fire extinguisher release amount (g): Weight before experiment (g)-Weight after experiment (g) f. Movie recording (5)
  • Test procedure a. Install an automatic fire extinguisher in the upper part of the combustion BOX (put on a net or hang it). b.
  • the automatic fire extinguisher according to the present invention is difficult to install in the partition material in units of the compartment if the space is divided by a shelf, etc. It is valid. Furthermore, it is very effective that the spatial volume is about 1.0 m 3 or less.

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Abstract

　周囲に限られたスペースしかない消火対象物の周囲に容易に設置することができるコンパクトな自動消火具を提供する。　熱可塑性樹脂製の容器１２に、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下、の消火作用を有する化合物からなる消火剤１４を入れておき、容器１２を消火対象物付近に設置し、消火対象物から出火した際に容器１２を火災の熱及び消火剤１４の圧力により破損させ、容器１２の破損部から消火剤を噴出させ、空気の遮断、火元の冷却及び燃焼反応の抑制を効果的に行なわせることにより火災を消火するようにした。

Description

自動消火具
　本発明は、消火剤を充填した密閉容器の一部に火災の熱と消火剤の圧力によって噴出口を形成させ、この噴出口から消火剤を噴出させて火災を消火させるようにした自動消火具に関するものである。
　近年、大気汚染防止や炭酸ガス排出抑制等の環境保護の観点、またエネルギーの有効利用の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車が大量に普及してきている。ハイブリッド自動車や電気自動車には高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の特徴を有する大容量のリチウムイオン電池が搭載されている。
　リチウムイオン電池は数十Ａｈという大きな電気容量を有する大形の二次電池であり、充電の際や運転の際には大電流が流れ、かなりの量の熱が発生するので、周囲の状況によってはこの熱が蓄積されて高熱になり、出火する可能性があるという問題があった。
　また、交通事故等でリチウムイオン電池が損傷し、内部に短絡が起こると、小形の二次電池とは比較にならないような極めて異常な大電流が局所的に流れ、火災が発生する危険性があるという問題があった。
　また、ハイブリッド自動車ではリチウムイオン電池によって発生した上記のような火災が更にガソリンに引火し、大きな二次火災を生ずる危険性があるという問題があった。
　このような問題を解決する方法としては、従来から知られている技術の延長として、リチウムイオン電池に電気的な感熱センサーを設置し、この感熱センサーによって作動する消火器を、噴出口をリチウムイオン電池に向けた状態で設置し、火災が発生した場合は、感熱センサーで火災を感知し、この感熱センサーから送られた電気信号によって消火器を作動させてリチウムイオン電池の火災を消火することが考えられる。
　しかし、種々の装置が密集状態で設置され、スペース的にほとんど余裕の無いエンジンルームの内部に従来から知られているかなりの大きさの消火装置や感熱センサーを上記のような構成で設置することは困難であり、コストもかかるという問題がある。
特開２０１２－１５７５８９号公報 特開２００９－２４０６０８号公報 特開２００４－３２１４４２号公報 特開２００３－１１７０１６号公報 特開２００１－２４０２０２号公報 特開平１０－２４７５２７号公報 特開平１０－２０１８７１号公報 特開平１０－０８０５０２号公報 特開平９－０７４６０３号公報 特開平７－１０９００１号公報
　本発明が解決しようとする課題は、周囲に限られたスペースしかない消火対象物の周囲に容易に設置することができ、且つ確実に消火することができるコンパクトな自動消火具を提供することである。
　本発明は、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下の消火作用を有する化合物を消火剤として使用し、該消火剤を合成樹脂製の容器に充填し、該容器を消火対象物の近くに設置し、該消火対象物から出火した場合、火災の熱と消火剤の圧力によって該容器の一部に噴出口を形成させ、該噴出口から該消火剤を噴出させて火災を消火させるようにしたことを最も主要な特徴とする。
　本発明の自動消火具は、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下の化合物を消火剤として使用するので、消火剤と該消火剤を収容している合成樹脂製の容器という簡単な構成が可能となり、ボンベや感熱センサーを備えた自動消火具と比較してコンパクトに形成することができ、従って、エンジンルーム等のような狭い設置スペースしかない消火対象物に容易に設置することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下の化合物を消火剤として使用するので、消火剤と該消火剤を収容している合成樹脂製の容器といった、ボンベや感熱センサーと比べてかなり安価なもので形成することができ、従って、安価に提供することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、消火対象物の近くに設置しておけば、消火対象物から火災が発生した場合、消火剤を充填した合成樹脂製の密閉容器の一部に火災の熱によって噴出口が形成され、この噴出口から消火剤が噴出して火災を消火するので、火災を自動的に消火することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、消火対象物に近接させた状態で設置することができるので、火災を初期の段階で確実且つ速やかに消火することができ、従って、大火災を未然に防ぐことができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、合成樹脂製の容器として消火対象物の運転温度（２５～７５℃）における耐圧が０．１ＭＰａ以上のものを使用した場合、消火剤が容器の破損部分から短時間に一気に噴出し、消火対象に空気の流入が多少あっても、消火剤のガスが消炎濃度を確保して、火災を確実に消火することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、容器内に窒素ガスその他のガスを注入して容器内の圧力を高めた場合、容器が火災で破損した場合に消火剤が破損箇所から外部に一気に噴出し、火災を効果的に消火することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、容器に火災の熱で溶融破損し易い複数の弱部を分散して形成した場合、容器の強度を高めながら火災に対する感度を高めることができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、両端部が閉じたパイプで容器を作成した場合、自動消火具を容易に作成することができるという利点がある。
　本発明の自動消火具は、容器の表面又は裏面をアルミニウム被膜で被覆した場合、ガス透過性が極めて低いので、長期の設置期間において、消火剤の漏出を抑制し、耐用期間を長くすることができるという利点がある。
図１は本発明に係る自動消火具の第一実施例の平面図である。 図２は図１のＡ－Ａ矢視断面図である。 図３は図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。 図４は消火剤の温度と蒸気圧との関係を示すグラフである。 図５は本発明の第一実施例に係る自動消火具を二次電池に設置した例を示す説明図である。 図６は本発明の第一実施例に係る自動消火具を二次電池に設置した他の例を示す説明図である。 図７は本発明に係る自動消火具の第二実施例の平面図である。 図８は本発明に係る自動消火具の第二実施例の正面図である。 図９は図１のＣ－Ｃ断面図である。 図１０は本発明に係る自動消火具の第二実施例の変形例を示す斜視図である。 図１１は本発明の第二実施例に係る自動消火具を分電盤、配電盤、電力盤のボックス内に設置した例を示す説明図である。 図１２は本発明の第二実施例に係る自動消火具をサーバーラック、リチウムイオン電池格納棚の裏に設置した例を示す説明図である。 図１３は本発明に係る自動消火具の消火能力を検証する消火実験で使用した燃焼ＢＯＸの説明図である。 図１４は本発明に係る自動消火具の消火能力を検証する消火実験で使用したシート状の自動消火具の形態を示す説明図である。
　周囲に限られたスペースしかない消火対象物の周囲に容易に設置することができるコンパクトな自動消火具を提供するという目的を、簡単な構成により、消火能力を損なうことなく実現した。
　図１は本発明に係る自動消火具の第一実施例の平面図、図２は図１のＡ－Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。これらの図において、１０は自動消火具であり、自動消火具１０は偏平な袋状の容器１２と、容器１２の内部に充填された消火剤１４とからなる。容器１２は複数の固着部１６において表裏がスポット溶接で熱融着され、消火剤１４を充填した状態で全体として扁平な形状になっている。
　容器１２の材料としては、火災の熱によって穴が開く熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂又はエチレン－ビニルアルコール共重合体樹脂からなる合成樹脂フィルムを使用することができるが、火災の熱で溶融破損する合成樹脂であれば、これらの合成樹脂以外のものを使用してもよい。また、合成樹脂フィルムにアルミニウム皮膜を被覆したアルミラミネートフィルムを使用して、消火剤１４を容器１２からできるだけ揮散させないようにしてもよい。
　消火剤１４としては、例えば、ＣＦ3ＣＦ2Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ3）2（ISO登録名FK5-1-12）で示される物質を使用することができるが、図４のLineＡとLineＢで囲まれた領域（網目で覆われた領域）の消火剤、すなわち、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下、の消火作用を有する化合物であれば、これ以外のものを使用してもよい。ちなみに、図４の網目で覆われた領域中のLineＮは上記の消火剤（ISO登録名FK5-1-12）である。
　自動消火具１０は、図５又は図６に示すように、二次電池１８の隙間に挿入して使用する。二次電池１８から火災が発生すると、火災の熱と消火剤の圧力で合成樹脂製の容器（袋）１２が破損し、破損した箇所から消火剤１４が噴出し、噴出した消火剤１４が火災を包み、火元に供給される空気を遮断し、火元を冷却し、燃焼反応を化学的に抑制することにより火災が消火される。
　図７は本発明に係る自動消火具の第二実施例の平面図、図８は本発明に係る自動消火具の第二実施例の正面図、図９は図７のＡ－Ａ断面図である。これらの図において、１０は自動消火具であり、自動消火具１０は、消火剤１４と、消火剤１４を充填した容器１２からなる。消火剤１４及び容器１２の材料は実施例１で説明したものと同一のものである。
　容器１２は両端が熱融着により閉じられたパイプ状のものからなるが、容器１２の形状はパイプ状に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すような偏平な箱状のものでもよい。容器１２の形状は消火対象物への設置のし易さや、製造の容易性等を考慮して、適宜決定することができる。また、容器１２は内部に消火剤１４を入れた状態で形状を保つことができる程度の肉厚を有するものが好ましい。
　また、容器１２は肉厚に形成し、火災の熱で溶融破損し易い複数の弱部を分散して形成して、容器としての強度を高めるとともに火災に対する感度を高めるようにしてもよい。弱部としては合成樹脂の肉厚を薄くして形成することができる。また、合成樹脂の表面又は裏面にはアルミニウム皮膜を被覆して消火剤１４が容器１２から外部に透過し難くして、耐用期間を長くするようにしてもよい。
　この自動消火具１０は、消火対象物が分電盤、配電盤、電力盤の場合は、図１１に示すように、分電盤、配電盤、電力盤のボックス２０内に曲げて設置することができ、消火対象物がサーバーラック、リチウムイオン電池格納棚の場合は、図１２に示すように、サーバーラック、リチウムイオン電池格納棚２２の裏に渦巻き状に曲げて設置することができる。自動消火具１０の設置の態様は、消火対象物への設置を考慮して、任意の態様を選択することができる。
　次に、上述した自動消火具１０の消火能力を検証するために、図１３に示すような燃焼ＢＯＸ２４に各種の形態の自動消火具１０を設置し、燃焼ＢＯＸ２４内で実験的に火災を起こし、この火災について消火実験を行った。
（１）試験目的
　　シート状の自動消火具とチューブ状の自動消火具の作動、消火能力確認
（２）自動消火具の材質
　　ａ．シート状の自動消火具
　　　　アルミ入りポリアミド（ＰＡ）シート、ポリエチレン（ＰＥ）シート
　　ｂ．チューブ状の自動消火具
　　　　ポリアミド（ＰＡ）チューブ
（３）試験装置
　　ａ．燃焼ＢＯＸ
　　　　鋼板製ボックス　サイズ：W360×D500mm×H430mm、体積：0.08m3
　　ｂ．燃焼皿（筒）
　　　　φ115mm×H100mm
　　ｃ．燃料
　　　　ｎ－ヘプタン（燃焼皿上に水40mm＋ｎ－ヘプタン20mm）
　　ｄ．温度センサーの位置
　　　　燃焼ＢＯＸの天井部
（４）測定項目
　　ａ．消火開始（ｓ）：着火から消火剤の放出開始までの時間
　　ｂ．消火終了（ｓ）：着火から消火までの時間
　　ｃ．消火時間（ｓ）：消火剤の放出から消火までの時間
　　ｄ．作動温度
　　ｅ．消火剤放出量（ｇ）：実験前重量（ｇ）－実験後重量（ｇ）
　　ｆ．動画録画
（５）試験手順
　　ａ．自動消火具を燃焼ＢＯＸ内上部に設置する（網皿に載せるか、吊るす）。
　　ｂ．燃焼皿に着火し、燃焼ＢＯＸの蓋を閉じて消火時間、温度を測定する。
　　ｃ．自動消火具の作動状況を確認する。
　　ｄ．終了後、自動消火具の重量を測定する（あらかじめ使用前重量を測定する）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、四角形の容器は、二つ折りにしたプラスチックフィルムを図１４（ａ）に示すように３辺側で融着させたものを使用し、三角形の容器は、二つ折りにしたプラスチックフィルムを図１４（ｂ）に示すように２辺側で融着させたものを使用した。消火剤としてはNovec1230（登録商標）を使用した。Novec1230は前述したＣＦ3ＣＦ2Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ3）2（ISO登録名FK5-1-12）の商品名である。消火実験の結果は表２に示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果から、本発明に係る自動消火具は空気が多少流入するボックス内の火災を効果的に消火できることがわかる。
　本発明に係る自動消火具は、消火剤貯蔵ボトルを設置するまでもない限られた閉空間や、その空間が棚等で区切られていれば、その区画単位に間仕切り材に設置するのが大変有効である。叉、空間体積は凡そ1.0m3以下が大変有効である。
　本発明に係る自動消火具は、分電盤、配電盤、電力盤、サーバーラック、リチウム電池格納箱、集塵機、NC旋盤、研磨機、各種工作機械、可燃物保管庫、化学実験装置、耐火金庫、重要書類書庫、車両のエンジンルーム、油類貯蔵庫他の火災を消火する用途に使用することができる。
１０　自動消火具
１２　容器
１４　消火剤
１６　固着部
１８　二次電池
２０　ボックス
２２　電池格納棚
２４　燃焼ＢＯＸ

Claims (14)

  1. 　消火剤と、該消火剤を充填した容器とからなり、該消火剤は、少なくとも２５℃（常温）で液体、沸点が少なくとも７５℃以下の消火作用を有する化合物からなり、該容器は熱可塑性樹脂からなることを特徴とする自動消火具。
  2. 　前記消火剤は、１５０℃の蒸気圧が０．６Ｍｐａ以上の特性を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の自動消火具。
  3. 　前記消火剤がＣＦ3ＣＦ2Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ3）2の化学式で示される物質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動消火具。
  4. 　前記合成樹脂がポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂又はエチレン－ビニルアルコール共重合体樹脂からなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の自動消火具。
  5. 　前記容器内がガスによって加圧されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の自動消火具。
  6. 　前記容器の２５～７５℃における耐圧が０．１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の自動消火具。
  7. 　前記容器が火災の熱で溶融破損し易い複数の弱部を分散して備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の自動消火具。
  8. 　前記弱部が合成樹脂の肉厚が薄くなっている部分からなることを特徴とする請求項７に記載の自動消火具。
  9. 　前記容器が両端部を閉じたパイプからなることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の自動消火具。
  10. 　前記合成樹脂がアルミニウム被膜で被覆されていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の自動消火具。
  11. 　前記容器が袋状に形成された合成樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の自動消火具。
  12. 　前記容器を形成している合成樹脂フィルムが所定間隔をおいて複数箇所で溶融連結され、該容器は前記消火剤を充填した状態で扁平な形状になっていることを特徴とする請求項１１に記載のシート状の自動消火具。
  13. 　前記合成樹脂フィルムがアルミラミネートフィルムからなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の自動消火具。
  14. 　分電盤、配電盤、電力盤又は二次電池の火災を消火するためのものであることを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の自動消火具。
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