WO2020054306A1 - 消火剤、消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システム - Google Patents
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- A62C—FIRE-FIGHTING
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Definitions
- the present invention relates to a fire extinguishing agent, a fire extinguishing agent composition, and a fire extinguishing system using the fire extinguishing agent or the fire extinguishing agent composition.
- HFC hydrofluorocarbons
- HFC-2 trifluoromethane
- HFC-227ea 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane
- FK5-1-12 Dodecafluoro-2-methylpentan-3-one has been proposed as a low fire extinguishing agent for both ODP and GWP.
- FK5-1-12 has a high boiling point of 49 ° C., it has low diffusivity, and when used as a fire extinguishing agent, there is a problem that the fire extinguishing agent is difficult to spread throughout the room.
- the present invention aims to provide a fire extinguisher, a fire extinguisher composition, and a fire extinguisher system using the fire extinguisher or the fire extinguisher composition, which have a small effect on the global environment and have excellent fire extinguishing properties and diffusibility.
- the present inventors have conducted studies in view of the above points, and as a result, completed the present invention. That is, the present invention includes the following.
- a fire extinguisher comprising (Z) -1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene.
- the fire extinguishing agent is a mixture of the fire extinguishing agent, 1,1-difluoroethane, and dry air, and the volume of the fire extinguishing agent is 3.1 to 3 with respect to the total volume of the fire extinguishing agent and the dry air.
- 3% by volume and an equivalence ratio ⁇ of oxygen to the sum of the fire extinguishing agent and 1,1-difluoroethane of 1.12 was measured at 25 ° C. and atmospheric pressure using equipment specified in ISO-817.
- a fire extinguisher composition comprising: [4] The fire extinguisher composition according to [3], wherein the nonflammable compound has a boiling point of 50 ° C. or lower.
- the fire extinguisher composition according to claim 3 or 4 wherein the nonflammable compound is a compound having a lower boiling point than (Z) -1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene.
- the non-combustible fluorine-containing compound is a fluoroalkane, a fluoroalkene, a fluoroketone or a fluoroether.
- nonflammable compound nitrogen, carbon dioxide, 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane, 1,1,2-tetrafluoroethane, trifluoromethane, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane, pentafluoroethane, (E) -1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, dodeca Fluoro-2-methylpentan-3-one, 2-bromo-3,3,3-trifluoropropene, 1,1,2,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,2,3,3 -Heptafluoropropane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane, CF 3 I, (E) -1,3,3 , 3-tetrafluoropropene, And at least one selected from the group consist
- (Z) -1-chloro-2,3,3,3 based on the sum of (Z) -1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene and the nonflammable compound in the fire extinguisher composition.
- the fire extinguisher composition according to any one of [3] to [8], wherein the content of 3-tetrafluoropropene is 10 to 99 mol%.
- the fire extinguisher composition is a mixture of the fire extinguisher composition, 1,1-difluoroethane, and dry air, wherein the fire extinguisher composition is based on the total volume of the fire extinguisher composition and the dry air.
- the mixture having a volume of 3.1 to 3.3% by volume and an oxygen equivalent ratio ⁇ of 1.11 to 1.13 with respect to the sum of the fire extinguishing agent composition and 1,1-difluoroethane was adjusted to ISO-817. Any one of [3] to [9], wherein the combustion rate is 14.5 cm / sec or less when burned in a vessel controlled at 25 ° C. and atmospheric pressure by using the equipment specified in [1].
- a fire extinguisher composition according to item 1. [11] The fire extinguisher composition according to any one of [3] to [10], which has a GWP of 1000 or less.
- the apparatus according to [12] comprising: a container for containing the fire extinguisher or the fire extinguisher composition; and means for discharging the fire extinguisher or the fire extinguisher composition from the container when fire extinguishing is required. Fire extinguishing system.
- the fire extinguisher, fire extinguisher composition and fire extinguishing system of the present invention have a small effect on the global environment and are excellent in fire extinguisher and diffusibility.
- a halogenated hydrocarbon has an abbreviation of the compound in parentheses after the compound name, but in the present specification, the abbreviation is used instead of the compound name as necessary.
- the abbreviation name only the numeral after the hyphen (-) and the lowercase alphabetic portion (for example, "1224yd” in "HCFO-1224yd" may be used.
- (E) added to the names of compounds having geometric isomers and their abbreviations indicates E-form (trans-form), and (Z) indicates Z-form (cis-form).
- the names and abbreviations of the compounds when the E-form and the Z-form are not specified, the names and abbreviations mean a generic name including the E-form, the Z-form, and a mixture of the E-form and the Z-form.
- hydrofluorocarbon a compound in which a part of hydrogen atoms of a saturated hydrocarbon compound is replaced with a fluorine atom
- HFC hydrofluorocarbon
- a compound in which a part of hydrogen atoms of a saturated hydrocarbon compound is replaced with a fluorine atom and a chlorine atom a compound in which a part of hydrogen atoms of a saturated hydrocarbon compound is replaced with a fluorine atom and a chlorine atom.
- Hydrochlorofluorocarbon a compound having a carbon-carbon double bond and comprising a carbon atom, a fluorine atom and a hydrogen atom is referred to as a hydrofluoroolefin (HFO), a compound having a carbon-carbon double bond and having a carbon atom
- HFO hydrofluoroolefin
- a compound composed of chlorine, fluorine and hydrogen atoms is hydrochlorofluoroolefin (HCFO); a compound having a carbon-carbon double bond and composed of carbon and fluorine is perfluoroolefin (PFO); Having a carbon-carbon double bond, a carbon atom, a chlorine atom and fluorine Compound composed of child of chloro fluoroolefin (CFO).
- the boiling point of a substance in this specification indicates a boiling point at normal pressure (1.013 ⁇ 10 5 Pa).
- the pressure of a substance in the present specification is a pressure at a temperature of 25 ° C.
- the fire extinguisher of the present invention comprises (Z) -1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene (HCFO-1224yd (Z)).
- the fire extinguisher of the present invention may contain impurities other than the nonflammable compounds described below in addition to 1224yd (Z), as long as the effects of the present invention are not impaired.
- a fire extinguisher consisting of 1224yd (Z) means a fire extinguishing agent consisting essentially of 1224yd (Z).
- the fire extinguisher of the present invention includes a fire extinguisher consisting of only 1224yd (Z) and a fire extinguisher containing impurities other than the incombustible compounds described below in addition to 1224yd (Z) in a range not to impair the effects of the present invention. Included in that category.
- the boiling point of 1224yd (Z) is 15 ° C.
- the compound has a GWP of 1 and an ODP of 0, and has a lower ODP than Halon 1301, which has been conventionally used as a fire extinguishing agent, a lower GWP than 23 and 227ea, and has a small environmental impact.
- 1224yd has geometric isomers of 1224yd (Z) and 1224yd (E), and 1224yd (Z) has higher chemical stability and superior fire extinguishing property than 1224yd (E). Also, since 1224yd (Z) has a lower boiling point than FK5-1-12 (boiling point 49 ° C.), it has excellent diffusibility. Further, since the molecular weight is smaller than FK5-1-12 and the fire can be extinguished with a smaller weight, the extinguishing property and the economic efficiency are excellent. Thus, 1224yd (Z) has excellent performance as a fire extinguisher and a fire extinguisher composition.
- 1224yd (Z) is obtained by separating 1224yd (Z) and 1224yd (E) by purification from 1224yd which is usually produced as a mixture of 1224yd (Z) and 1224yd (E).
- Examples of the method for producing 1224yd include: (I) a method of subjecting 1,2-dichloro-2,3,3,3-tetrafluoropropane (HCFC-234bb) to a dehydrochlorination reaction; A method of reducing 1-dichloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene (CFO-1214ya) with hydrogen can be used.
- the fire extinguisher composition of the present invention contains 1224yd (Z) and a nonflammable compound other than 1224yd (Z) (hereinafter, also referred to as nonflammable compound (G)).
- the fire extinguisher composition of the present invention may contain known additives such as a stabilizer and a leak detection substance described below and impurities as long as the effects of the present invention are not impaired.
- a nonflammable compound is defined as a compound obtained by performing a combustion test on a mixture of a sample and air in a container controlled at 25 ° C. and atmospheric pressure using equipment specified in ASTM No. E-681.
- it refers to a sample which does not have flammability in the entire range where the ratio of the sample to the total volume of the mixture exceeds 0% by volume to 100% by volume.
- the presence or absence of flammability after ignition of the mixture, visually check the spread of the flame, if the angle of the spread of the flame upward is 90 ° or more, there is flammability, and if less than 90 °, there is no flammability. to decide.
- the content of 1224yd (Z) in the fire extinguisher composition of the present invention is preferably from 10 to 99 mol%, more preferably from 20 to 99 mol%, particularly preferably from 50 to 99 mol%, from the viewpoint of fire extinguisher and diffusibility. Mol%.
- Non-flammable compound (G) The nonflammable compound (G) is not particularly limited as long as it is a nonflammable compound other than 1224yd (Z).
- the non-flammable compound (G) preferably has a boiling point of 50 ° C. or lower.
- the non-combustible compound (G) preferably contains at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, a rare gas, and a non-combustible fluorine-containing compound.
- the non-combustible fluorine-containing compound is preferably a fluoroalkane, a fluoroalkene, a fluoroketone or a fluoroether.
- fluoroalkane examples include trifluoromethane (HFC-23), 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), trifluoroiodide Methane (CF 3 I), 1,1-dichloro-2,2,2-trifluoroethane (HCFC-123), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane (HCFC-124), pentane Fluoroethane (HFC-125), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (HFC-236ea), 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (HFC-236fa), 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea), 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoropropane (HF -227ca), 1,1,1,3,3- pentafluoropropane (HFC
- fluoroalkene examples include (E) -1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E)) and (Z) -1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (Z )), (Z) -1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene (HFO-1336mzz (Z)), (E) -1,1,1,4,4,4- Hexafluoro-2-butene (HFO-1336mzz (E)), (E) -1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd (E)), (Z) -1-chloro-3 , 3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd (Z)), 1224yd (E), 2-bromo-3,3,3-trifluoropropene (2-BTP), 1-bromo-3,3,3 -Trifluoropropene ( -BTP), and
- fluoroketone dodecafluoro-2-methylpentan-3-one (FK5-1-12), tetradecafluoro-2,4-dimethylpentan-3-one, tetradecafluoro-2-methylhexane-3-one ON and the like.
- fluoroether examples include pentafluoroethyl methyl ether (HFE-245mc), 1,1,2,2-tetrafluoroethyl methyl ether (HFE-254pc), heptafluoroisopropyl methyl ether (HFE-347mmy), and heptafluoropropyl methyl Ether (HFE-347mcc), 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether (HFE-347pc-f) and the like.
- HFE-245mc pentafluoroethyl methyl ether
- HFE-254pc 1,1,2,2-tetrafluoroethyl methyl ether
- HFE-347mmy heptafluoroisopropyl methyl ether
- HFE-347mcc 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether
- nonflammable compound (G) one compound may be used alone, or two or more compounds may be used in combination.
- non-combustible compound (G) nitrogen, carbon dioxide, 124, 227ea, 134a, 23, 245fa, 125, 1233zd (E), and FK5-1-12 are preferable from the viewpoint of further improving the fire extinguisher of the fire extinguisher composition. (Boiling point 49.2 ° C., GWP 1 or less) and 2-BTP (boiling point 30 ° C., GWP 1 or less).
- nonflammable compound (G) a compound having a boiling point lower than 1224yd (Z) is preferably used from the viewpoint of improving the diffusibility of the fire extinguishing agent composition.
- Compounds having a boiling point lower than 1224yd (Z) include 23 (boiling point ⁇ 82.1 ° C., GWP14800), 134 (boiling point ⁇ 23.0 ° C., GWP1100), 134a (boiling point ⁇ 26.1 ° C., GWP1430), 124 ( Boiling point-12 ° C, GWP609, 125 (boiling point-48.1 ° C, GWP3500), 227ea (boiling point-16.4 ° C, GWP3220), 227ca (boiling point-16.3 ° C), 236fa (boiling point-1.1 ° C) 236ea (boiling point 6 ° C., GWP 1370), CF 3 I (boiling point ⁇ 23 ° C., GWP 0.4), 1234ze (E) (boiling point ⁇ 19 ° C., GWP 1 or less), 245
- 23 227ea, 124, CF 3 I, 134a, 125, 236fa, 1234ze (E) are preferable from the viewpoint of fire extinguishing property, availability, and the like. From the viewpoint of lowering the GWP of the fire extinguishing agent composition, CF is preferable. 3 I, 1234ze (E) and the like are preferable.
- the GWP value of 1234ze (E) is the value shown in the Intergovernmental Panel on climate Change (IPCC) Fifth Assessment Report (2013), and the GWP of compounds other than 1234ze (E) is The values shown in the report were used.
- the GWP of the fire extinguisher or the fire extinguisher composition of the present invention is preferably 1,000 or less, more preferably 500 or less, and still more preferably 300 or less, from the viewpoint of reducing the effect on the global environment.
- the fire extinguisher or fire extinguisher composition of the present invention is applicable to, for example, ordinary fires (A fires), oil fires (B fires), or electric fires (C fires), but is preferably applied to oil fires and electric fires. Applied, more preferably applied to electric fires.
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and the non-flammable compound (G) in the fire extinguishing agent composition depends on the type of the non-flammable compound (G), but is preferably 10 to 99% by mole, It is preferably from 20 to 99 mol%, particularly preferably from 50 to 99 mol%. Within the above range, the balance between 1224yd (Z) and the non-flammable compound (G) can be maintained, the influence on the global environment is small, and the fire extinguishing property and diffusibility are excellent.
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and 245fa is preferably 20 to 95 mol%.
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and 125 is preferably 20 to 95 mol%.
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and 134a is preferably 60 to 95 mol%.
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and 23 is preferably 60 to 95 mol%.
- the fire extinguishing agent composition contains 1224yd (Z) and 2-BTP
- the ratio of the content of 1224yd (Z) to the total of 1224yd (Z) and 2-BTP is 40 to 95 mol%. Is preferred.
- the burning rate of the mixture of the fire extinguisher of the present invention, 1,1-difluoroethane (HFC-152a) and dry air is more preferably 10.2 ⁇ 0.2 cm / sec.
- the burning rate of 1224yd (Z) similarly measured is 10.2 cm / sec, and the fire extinguishing agent of the present invention has the burning rate in the above range in consideration of the impurities that may be contained. Is preferred.
- the volume of the fire extinguisher to the total volume of the fire extinguisher and the dry air is 3.1 to 3.3% by volume, and the equivalent ratio ⁇ of oxygen to the sum of the extinguisher and 152a is 1.12.
- the burning rate is a burning rate when burning in a vessel controlled at 25 ° C. and atmospheric pressure using equipment specified in ISO-817.
- the equivalent ratio ⁇ is defined as the total volume of the fire extinguishing agent and 152a with respect to the volume of oxygen in the mixture ((total volume of the extinguishing agent and 152a) / the volume of oxygen), and the ratio of the extinguishing agent and 152a to the volume of oxygen at the theoretical mixing ratio. (Total volume of fire extinguishing agent and 152a) / volume of oxygen.
- the stoichiometric mixture ratio is the mixture ratio when the fire extinguishing agent and 152a in the mixture are theoretically completely burned.
- the burning rate of the mixture of the fire-extinguishing agent composition of the present invention, 152a and dry air is preferably not more than 23 burning rates conventionally used from the viewpoint of fire-extinguishing property, that is, not more than 14.5 cm / sec, and preferably 10.2 cm / sec. More preferably, the time is not more than seconds.
- the volume of the fire extinguisher composition is 3.1 to 3.3% by volume based on the total volume of the fire extinguisher composition and the dry air, and the equivalent ratio of oxygen to the sum of the fire extinguisher composition and 152a is ⁇ Is 1.12.
- the burning rate is a burning rate when burning in a vessel controlled at 25 ° C. and atmospheric pressure using equipment specified in ISO-817.
- the equivalent ratio ⁇ is the total volume of the fire extinguisher composition and 152a with respect to the volume of oxygen in the mixture ((total volume of the fire extinguisher composition and 152a) / volume of oxygen), and the volume of oxygen at the theoretical mixing ratio. It indicates the value obtained by dividing by the total volume of the fire extinguisher composition and 152a ((total volume of the fire extinguisher composition and 152a) / volume of oxygen).
- the stoichiometric mixture ratio is the mixture ratio when the fire extinguishing agent and 152a in the mixture are theoretically completely burned.
- the fire extinguisher composition of the present invention may contain a fire extinguishing component other than 1224 yd (Z) and the nonflammable compound (G) as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Fire extinguishing components other than 1224yd (Z) and the nonflammable compound (G) include difluoromethane (HFC-32), 1234yf, and the like.
- the fire extinguisher of the present invention may be added with known additives such as a stabilizer and a leak detection substance in consideration of a use form requiring stable storage for a long period of time.
- the fire extinguisher composition of the present invention may further contain a known additive such as a stabilizer and a leak detection substance in consideration of a use form requiring stable storage for a long time.
- a stabilizer is a component that improves the stability of the fire-extinguishing component against heat and oxidation.
- a known stabilizer conventionally used in a fire extinguishing agent composition containing a halogenated hydrocarbon for example, an oxidation resistance improver, a heat resistance improver, a metal deactivator and the like can be employed without particular limitation.
- a stabilizer that improves the stability of 1224 yd (Z) is particularly preferable.
- oxidation resistance improver and the heat resistance improver examples include phenolic compounds, unsaturated hydrocarbon group-containing aromatic compounds, aromatic amine compounds, aromatic thiazine compounds, terpene compounds, quinone compounds, nitro compounds, epoxy compounds, lactones.
- Compounds, orthoester compounds, phthalic acid mono- or dialkali metal salt compounds, hydroxide thiodiphenyl ether compounds and the like can be mentioned.
- examples of the metal deactivator include a heterocyclic nitrogen-containing compound such as an imidazole compound, a thiazole compound, and a triazole compound, and an amine salt of an alkyl acid phosphate or a derivative thereof.
- the content of the stabilizer may be within a range that does not significantly reduce the effect of the present invention, and is preferably 1% by mass to 10% by mass with respect to 100% by mass of the extinguishing agent or 100% by mass of the extinguishing agent composition, More preferably, the content is 5 mass% to 5 mass%.
- leak detection substance examples include an ultraviolet fluorescent dye, an odor gas and an odor masking agent.
- Ultraviolet fluorescent dyes are described in US Pat. No. 4,249,412, JP-A-10-502737, JP-A-2007-511645, JP-A-2008-500377, and JP-A-2008-531836.
- Known ultraviolet fluorescent dyes conventionally used in compositions containing halogenated hydrocarbons are exemplified.
- odor masking agent examples include known fragrances conventionally used in compositions containing halogenated hydrocarbons, such as those described in JP-T-2008-500377 and JP-T-2008-531836.
- a solubilizer that improves the solubility of the leak detection substance in a fire extinguishing component may be used.
- solubilizer examples include those described in JP-T-2007-511645, JP-T-2008-500377, and JP-T-2008-531836.
- the amount of the leak detecting substance added to the extinguishing agent or the extinguishing agent composition may be within a range that does not significantly reduce the effects of the present invention, and is 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the extinguishing agent or the extinguishing component in the extinguishing agent composition. Or less, preferably 0.5 part by mass or less.
- the fire extinguisher of the present invention may contain impurities other than 1224yd (Z) as long as the effects of the present invention are not affected.
- the fire extinguisher composition of the present invention may contain impurities other than 1224yd (Z), the non-combustible compound (G) and the additive, as long as the effects of the present invention are not affected.
- the fire extinguisher and the fire extinguisher composition of the present invention are stored in a predetermined container from the time of manufacture to the time of use for fire extinguishing.
- the content of impurities in the fire extinguishing agent is preferably 10% by mass or less based on the content of 1224yd (Z), and is preferably less than 1.5% by mass. More preferred. Further, the content of impurities in the fire extinguisher composition is preferably 10% by mass or less, more preferably less than 1.5% by mass, based on the total of 1224yd (Z) and the nonflammable compound (G). .
- Examples of impurities in the fire extinguishing agent include a raw material for producing 1224yd (Z), an intermediate, an acid component, and moisture generated in the process of producing 1224yd (Z). However, impurities in the fire extinguishing agent do not include nonflammable compounds.
- the fire extinguishing agent composition there are a raw material for producing 1224yd (Z) and the non-combustible compound (G), an intermediate, an acid component, moisture and the like generated in the production process of 1224yd (Z) and the non-combustible compound (G). No. However, among the raw materials for producing 1224yd (Z) and the non-combustible compound (G) and the intermediates produced in the production process of 1224yd (Z) and the non-combustible compound (G), those which are non-combustible are the non-combustible compounds ( G).
- the acid content in the fire extinguishing agent is preferably less than 1 mass ppm with respect to 1224yd (Z), particularly preferably 0.8 mass ppm or less.
- the acid concentration is determined by an acid-alkali titration method.
- the water content in the fire extinguisher is preferably less than 1 ppm by mass, particularly preferably 0.8 ppm by mass or less with respect to 1224 yd (Z), from the viewpoint of suppressing hydrolysis and the like of 1224 yd (Z). .
- the water content is measured by Karl Fischer coulometric titration.
- the acid content in the fire extinguisher composition is less than 1 mass ppm based on the total of 1224 yd (Z) and the non-combustible compound (G) from the viewpoint of suppressing the decomposition of 1224 yd (Z) and the non-combustible compound (G). It is particularly preferably 0.8 ppm by mass or less.
- the acid content is determined by the same method as described above.
- the amount of water in the fire extinguisher composition is 20 ppm by mass or less based on the total of 1224 yd (Z) and the non-flammable compound (G) from the viewpoint of suppressing the hydrolysis and the like of 1224 yd (Z) and the non-flammable compound (G). , And particularly preferably 15 mass ppm or less.
- the water content is measured by the same method as described above.
- the fire-extinguishing system of the present invention is a fire-extinguishing system using the fire-extinguishing agent or the fire-extinguishing agent composition of the present invention (hereinafter collectively referred to as a fire-extinguishing agent (A)).
- the fire extinguishing system has a container for containing the fire extinguishing agent (A) of the present invention and means for discharging the fire extinguishing agent (A) from the container when fire extinguishing is required. It usually has a tube for transporting the fire extinguishing agent (A) from the container to the place where fire extinguishing is required, and a nozzle for discharging the fire extinguishing agent (A) at the end of the tube.
- the fire extinguishing agent (A) of the present invention has a pressure higher than the atmospheric pressure, for example, in a contained container. That is, in this case, the fire extinguishing agent (A) in the container is in a pressurized state, and the container containing the fire extinguishing agent (A) is prepared in a sealed state.
- a method of containing the fire extinguisher (A) of the present invention in a sealed state in a container a method of sequentially performing the following (1) to (3) is preferable.
- 12 1224yd (Z) in the above (2) may contain impurities described in the above fire extinguisher.
- the additives are preferably added at the same time as (2) or before or after (2).
- fire extinguishing agent (A) storage container depends on the fire extinguishing system in which the container is used. Is preferably about 0.2 to 20 MPa, more preferably 0.5 to 10 MPa.
- a container conventionally used for storing a fire extinguishing agent containing a halogenated hydrocarbon can be used without any particular limitation.
- Examples of the container for the fire extinguishing agent (A) include a steel container made of chromium molybdenum, manganese, and stainless steel, an aluminum container, a titanium container, and the like.
- FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the fire extinguishing system 100.
- the fire extinguishing system 100 has a control device 9, and the entire system is controlled by the control device 9.
- the fire extinguishing system 100 senses the occurrence of a fire in each zone, and uses the fire extinguisher (A) of the present invention in a target zone correspondingly.
- This is an example of a fire extinguishing system that extinguishes a fire.
- the fire extinguishing system 100 will be described below based on the flow of the fire extinguishing agent (A).
- the fire extinguishing system 100 has a fire extinguishing agent (A) storage container 1 in which the fire extinguishing agent (A) of the present invention is enclosed. It has a pressure regulating valve 2 for taking out.
- the pressure of the fire extinguishing agent (A) in the fire extinguishing agent (A) container 1 is preferably 0.9 to 20 MPa, more preferably 1.5 to 10 MPa.
- the pressure of the fire extinguishing agent (A) after being adjusted by the pressure adjusting valve 2 is preferably 0.5 to 15 MPa, more preferably 0.9 to 9 MPa. If the pressure is within the range, the fire extinguishing agent (A) flows through the fire extinguishing system 100 from the automatic opening / closing valve 6 in the order of the transport pipe 7b, the radiation selection valves 4a, 4b, and the branch pipe 7c. It can be said that the pressure is sufficient to be radiated by the radiating nozzles 5a, 5b, 5c, and 5d, and does not unnecessarily burden these members.
- the pressure regulating valve 2 is connected via a start wiring 3 to an automatic opening / closing valve 6 which receives a distribution start command from the control device 9 and opens via a connecting pipe 7a, and the automatic opening / closing valve 6 is connected to a transport pipe 7b. ing.
- the transport pipe 7b one end of which is connected to the automatic on-off valve 6, is branched into two at the downstream side, and the other ends of the two are connected to the radiation selection valves 4a, 4b which control the emission of the fire extinguishing agent (A).
- the control of the radiation selection valves 4 a and 4 b is performed by the control device 9 via the radiation selection wiring 10.
- the radiation selection valve 4a is connected to a branch pipe 7c whose downstream side is branched into two, and the branch pipe 7c is connected to two radiation nozzles 5a and 5b, respectively.
- the fire extinguishing agent (A) is emitted from the emission nozzles 5a and 5b to the area A.
- a fire sensor 8a is installed in the vicinity where the radiation nozzles 5a and 5b are installed, and is connected to the control device 9 by a fire sensor wiring 11.
- the radiation selection valve 4b is connected to the two radiation nozzles 5c and 5d, respectively, in the same manner as the radiation selection valve 4a.
- the fire extinguishing agent (A) is emitted from the emission nozzles 5c and 5d to the area B.
- the fire sensor 8b is installed in the area B near the radiation nozzles 5c and 5d, and is connected to the control device 9 by the fire sensor wiring 11.
- the fire extinguishing system 100 shown in FIG. 1 two areas are set as fire extinguishing areas, and a fire sensor 8 (8a, 8b) and two radiation nozzles 5 (5a, 5b, 5c) are provided in each area. 5d), the radiation selection valve 4 (4a, 4b) is arranged, but the number of areas in charge of fire extinguishing is not limited to two. Further, the number of fire sensors 8 arranged in each area is not limited to one, and the number of radiation nozzles 5 is not limited to two.
- control of the control device 9 in the fire extinguishing system 100 will be described.
- the fire sensors 8a and 8b are respectively disposed in the fire extinguishing areas A and B, and transmit a fire detection signal to the control device 9 via the fire sensor wiring 11 when a fire is detected.
- the control device 9 Upon receiving the fire detection signal, the control device 9 transmits a distribution start command to the automatic on-off valve 6. Upon receiving the distribution start command from the control device 9, the automatic on-off valve 6 opens and sends out the fire extinguishing agent (A) to the transport pipe 7b.
- control device 9 specifies the fire extinguishing area where the fire sensors 8a and 8b that have transmitted the fire detection signal are arranged, and opens the radiation selection valves 4a and 4b corresponding to the specified fire extinguishing area. Send a command. Upon receiving the opening command from the control device 9, the radiation selection valves 4a and 4b open the built-in valves.
- Two radiating nozzles 5a, 5b, 5c, and 5d are arranged in each area for fire extinguishing.
- the radiation nozzles 5a, 5b, 5c and 5d are open type. Therefore, when the fire sensors 8a and 8b arranged in each area in charge of fire extinguishing detect a fire, the extinguishing agent sent out of the automatic opening / closing valve 6 and circulating through the transport pipe 7b and reaching the radiation selection valves 4a and 4b.
- (A) is radiated from the radiation nozzles 5a, 5b, 5c, and 5d via the branch pipe 7c when the radiation selection valves 4a and 4b are opened.
- the radiation selection valve 4a in charge of the area A is opened, and the extinguishing agent (A) is discharged from the radiation nozzles 5a and 5b disposed in the area A. Radiated into.
- the fire extinguishing system 100 employs open radiation nozzles 5a, 5b, 5c, and 5d, but may employ a closed radiation nozzle and omit the radiation selection valves 4a and 4b.
- the fire extinguishing system of the present invention is not limited to the above embodiment. These embodiments can be changed or modified without departing from the spirit and scope of the present invention.
- Example 1 A fire extinguisher made of 1224yd (Z) was prepared, and the following diffusivity test and digestibility test were performed with a fire extinguisher made of another compound.
- the fire extinguisher diffusivity test was performed using a diffusivity test apparatus 200 shown in FIG.
- a candle 15 having a height of 10 cm and a container 14 for a fire extinguisher having a width of 10 cm, a depth of 10 cm, and a height of 5 cm in an acrylic resin container 12 having a width of 50 cm, a depth of 25 cm, and a height of 40 cm are arranged at a distance of 30 cm. They were installed at remote locations.
- the fire extinguisher container 14 used had an open top.
- the acrylic resin container 12 has open portions (13, 16) each having a size of 5 cm ⁇ 10 cm on the upper and right sides of the candle 15, and the interior of the acrylic resin container 12 is at room temperature (25 ° C.).
- Su is the burning velocity
- Ss is the flame propagation velocity
- af is the flame wavefront horizontal projected area
- Af is the flame wavefront.
- the flame propagation speed and the shape of the flame wavefront were measured by a method specified in ISO-817: 2014 using a cylindrical combustion test measurement device having an inner diameter of 4 cm and a height of 150 cm. .
- the lower part of the container discharges and generates a flame. From the appearance of the rising flame captured by a high-speed video camera, the flame propagation speed And the flame shape (flame wavefront horizontal projection area, flame wavefront) were measured, and the burning rate was calculated from the above equation (1).
- the temperature in the container was measured at 25 ° C. and the pressure was measured at atmospheric pressure.
- the equivalence ratio ⁇ is the sum of the volume of the fire extinguisher and 152a with respect to the volume of oxygen in the mixture ((total volume of the fire extinguisher and 152a) / the volume of oxygen), and the ratio of the fire extinguisher to the volume of oxygen at the theoretical mixing ratio. And the sum of (volume of fire extinguishing agent and 152a) / volume of oxygen.
- the stoichiometric mixture ratio is the mixture ratio when the fire extinguishing agent and 152a in the mixture are theoretically completely burned.
- the mixture was prepared by introducing a fire extinguisher, dry air and 152a into a container at a predetermined equivalence ratio using a partial pressure method, followed by stirring for about 20 minutes. After filling the mixture in the container of the cylindrical combustion test and measurement device, the lower part of the container discharges and generates a flame. From the appearance of the rising flame taken by a high-speed video camera, the flame propagation speed and flame shape (flame wavefront) The horizontal projection area, the flame wavefront) were measured, and the burning rate was calculated from the above equation (1). Table 2 shows the results.
- the fire extinguisher of Example 1 consisting of 1224yd (Z) shows high diffusibility and fire extinguishing property. Also, the fire extinguisher of Example 1 consisting of 1224yd (Z) has a GWP of 1 and has little effect on the global environment.
- Examples 2 to 32 1224yd (Z) and each of the nonflammable compounds (G) shown in Table 3 were mixed in the proportions shown in Table 3 to obtain fire extinguisher compositions of Examples 2 to 32.
- the obtained fire extinguishing agent composition was subjected to the following fire extinguishing test to determine the burning rate.
- Example 1 Fire extinguishing test Except for using the fire extinguisher compositions of Examples 2 to 32 and adjusting the equivalent ratio ⁇ of oxygen to the sum of the fire extinguisher composition and 152a to 1.11 to 1.13, the same as Example 1 was carried out. The flame propagation speed and flame shape (flame wavefront horizontal projection area, flame wavefront) were measured, and the combustion speed was calculated from the above equation (1).
- the equivalent ratio ⁇ is defined as the total volume of the fire-extinguishing agent composition and 152a relative to the volume of oxygen in the mixture ((total volume of the fire-extinguishing agent composition and 152a) / volume of oxygen), It refers to a value obtained by dividing by the total volume of the fire extinguisher composition and 152a (the total volume of the fire extinguisher composition and 152a) / the volume of oxygen with respect to the volume.
- the stoichiometric mixture ratio is the mixture ratio when the fire extinguishing agent and 152a in the mixture are theoretically completely burned. The results are shown in Table 3 together with the composition of the fire extinguishing agent composition and the GWP.
- the fire extinguisher composition of the present invention in which a nonflammable compound is mixed as a specific component with 1224 yd (Z) exhibits higher fire extinguishing performance than a fire extinguisher composed of 1224 yd (Z). You can see that. Also, GWP is kept low, and it can be said that the influence on the global environment is small.
- the fire extinguishing agent of the present invention a fire extinguishing agent composition, and a fire extinguishing system using the fire extinguishing agent or the fire extinguishing agent composition have a small effect on the global environment, and have high fire extinguishing and diffusive properties. It can be used for fire extinguishing in building fire extinguishing systems, ship fire extinguishing systems, electric control room fire extinguishing systems, etc.
- fire extinguishing system 100 fire extinguishing system, 1 fire extinguishing agent (A) storage container, 2 pressure regulating valve, 3 starting wire, 6 automatic open / close valve, 7a connecting pipe, 7b transport pipe, 4a, 4b radiation selection valve, 5a to 5d: radiation nozzle, 8a, 8b: fire sensor, 9: control device, 10: radiation selection wiring, 11: fire sensor wiring, 200: diffusion test device, 12: acrylic resin container, 13, 16 ... Open part, 14 ... fire extinguisher container, 15 ... candle
Landscapes
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Abstract
地球環境への影響が小さく、消火性および拡散性に優れる消火剤、消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システムを提供する。 (Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンからなる消火剤、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン以外の不燃性化合物と、を含む消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システム。
Description
本発明は、消火剤、消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システムに関する。
従来、水損や汚損を嫌う設備で用いる消火剤として、ブロモトリフルオロメタン(ハロン1301)等のハロン系消火剤が使用されてきた。しかし、ハロン系消火剤は、オゾン層破壊係数(ODP)が高いため、先進国を中心に製造が全廃されている。そこで、トリフルオロメタン(HFC-23)、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン(HFC-227ea)などのヒドロフルオロカーボン(HFC)が代替消火剤として使用されてきた(特許文献1、2)。しかし、HFCは、地球温暖化係数(GWP)が高く、地球環境への影響が小さい消火剤が求められていた。
ODP、GWPともに低い消火剤として、ドデカフルオロ-2-メチルペンタン-3-オン(FK5-1-12)が提案されている。しかし、FK5-1-12は沸点が49℃と高いため、拡散性が低く、消火剤として用いた場合に室内全体に消火剤が広がりにくいという問題があった。
本発明は地球環境への影響が小さく、消火性および拡散性に優れる消火剤、消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システムの提供を目的とする。
本発明者らは上記の点を鑑み検討を行った結果、本発明を完成した。すなわち本発明は以下よりなる。
[1](Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンからなる消火剤。
[2]前記消火剤が、前記消火剤、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.12である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が10.2±0.2cm/秒である、[1]に記載の消火剤。
[3](Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン以外の不燃性化合物と、を含む消火剤組成物。
[4]前記不燃性化合物の沸点が50℃以下である、[3]に記載の消火剤組成物。
[5]前記不燃性化合物が、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンより沸点が低い化合物である、請求項3または4に記載の消火剤組成物。
[6]前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、希ガスおよび不燃性含フッ素化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、[3]~[5]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[7]前記不燃性含フッ素化合物が、フルオロアルカン、フルオロアルケン、フルオロケトンまたはフルオロエーテルである、[6]に記載の消火剤組成物。
[8]前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、1-クロロ-1,2,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、トリフルオロメタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン、ペンタフルオロエタン、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、ドデカフルオロ-2-メチルペンタン-3-オン、2-ブロモ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン、CF3I、(E)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、およびペンタフルオロエチルメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[3]~[7]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[9]前記消火剤組成物における(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと前記不燃性化合物の合計に対する(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの含有量の割合が10~99モル%である、[3]~[8]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[10]前記消火剤組成物が、前記消火剤組成物、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤組成物と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤組成物の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤組成物と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.11~1.13である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が14.5cm/秒以下である、[3]~[9]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[11]GWPが1000以下である、[3]~[10]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[12][1]もしくは[2]に記載の消火剤または[3]~[11]のいずれか一項に記載の消火剤組成物を用いた消火システム。
[13]前記消火剤または前記消火剤組成物を収容する容器と、消火が必要とされる際に前記消火剤または前記消火剤組成物を容器から放出する手段とを有する、[12]に記載の消火システム。
[2]前記消火剤が、前記消火剤、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.12である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が10.2±0.2cm/秒である、[1]に記載の消火剤。
[3](Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン以外の不燃性化合物と、を含む消火剤組成物。
[4]前記不燃性化合物の沸点が50℃以下である、[3]に記載の消火剤組成物。
[5]前記不燃性化合物が、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンより沸点が低い化合物である、請求項3または4に記載の消火剤組成物。
[6]前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、希ガスおよび不燃性含フッ素化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、[3]~[5]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[7]前記不燃性含フッ素化合物が、フルオロアルカン、フルオロアルケン、フルオロケトンまたはフルオロエーテルである、[6]に記載の消火剤組成物。
[8]前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、1-クロロ-1,2,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、トリフルオロメタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン、ペンタフルオロエタン、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、ドデカフルオロ-2-メチルペンタン-3-オン、2-ブロモ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン、CF3I、(E)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、およびペンタフルオロエチルメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[3]~[7]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[9]前記消火剤組成物における(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと前記不燃性化合物の合計に対する(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの含有量の割合が10~99モル%である、[3]~[8]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[10]前記消火剤組成物が、前記消火剤組成物、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤組成物と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤組成物の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤組成物と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.11~1.13である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が14.5cm/秒以下である、[3]~[9]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[11]GWPが1000以下である、[3]~[10]のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
[12][1]もしくは[2]に記載の消火剤または[3]~[11]のいずれか一項に記載の消火剤組成物を用いた消火システム。
[13]前記消火剤または前記消火剤組成物を収容する容器と、消火が必要とされる際に前記消火剤または前記消火剤組成物を容器から放出する手段とを有する、[12]に記載の消火システム。
本発明の消火剤、消火剤組成物および消火システムは、地球環境への影響が小さく、消火性および拡散性に優れる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本明細書において、ハロゲン化炭化水素については、化合物名の後の括弧内にその化合物の略称を記すが、本明細書では必要に応じて化合物名に代えてその略称を用いる。また、略称として、ハイフン(-)より後ろの数字およびアルファベット小文字部分だけ(例えば、「HCFO-1224yd」においては「1224yd」)を用いることがある。さらに、幾何異性体を有する化合物の名称およびその略称に付けられた(E)は、E体(トランス体)を示し、(Z)はZ体(シス体)を示す。該化合物の名称、略称において、E体、Z体の明記がない場合、該名称、略称は、E体、Z体、およびE体とZ体の混合物を含む総称を意味する。
本明細書において、飽和炭化水素化合物の水素原子の一部をフッ素原子に置き換えた化合物をハイドロフルオロカーボン(HFC)、飽和炭化水素化合物の水素原子の一部をフッ素原子および塩素原子に置き換えた化合物をハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、炭素-炭素二重結合を有し、炭素原子、フッ素原子および水素原子から構成される化合物をハイドロフルオロオレフィン(HFO)、炭素-炭素二重結合を有し、炭素原子、塩素原子、フッ素原子および水素原子から構成される化合物をハイドロクロロフルオロオレフィン(HCFO)、炭素-炭素二重結合を有し、炭素原子およびフッ素原子から構成される化合物をペルフルオロオレフィン(PFO)、炭素-炭素二重結合を有し、炭素原子、塩素原子およびフッ素原子から構成される化合物をクロロフルオロオレフィン(CFO)という。
本明細書における物質の沸点は、常圧(1.013×105Pa)における沸点を示すものとする。本明細書における物質の圧力は、温度25℃のときの圧力である。
[消火剤および消火剤組成物]
本発明の消火剤は、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224yd(Z))からなる。本発明の消火剤は、1224yd(Z)に加えて本発明の効果を損なわない範囲で後述の不燃性化合物以外の不純物を含んでいてもよい。本発明において、「1224yd(Z)からなる消火剤」とは、実質的に1224yd(Z)のみからなる消火剤を意味する。すなわち、本発明の消火剤は、1224yd(Z)のみからなる消火剤、および、1224yd(Z)に加えて本発明の効果を損なわない範囲で後述の不燃性化合物以外の不純物を含む消火剤をその範疇に包含する。
本発明の消火剤は、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224yd(Z))からなる。本発明の消火剤は、1224yd(Z)に加えて本発明の効果を損なわない範囲で後述の不燃性化合物以外の不純物を含んでいてもよい。本発明において、「1224yd(Z)からなる消火剤」とは、実質的に1224yd(Z)のみからなる消火剤を意味する。すなわち、本発明の消火剤は、1224yd(Z)のみからなる消火剤、および、1224yd(Z)に加えて本発明の効果を損なわない範囲で後述の不燃性化合物以外の不純物を含む消火剤をその範疇に包含する。
(1224yd(Z))
1224yd(Z)(CF3-CF=CHClのシス体)は、燃焼性を抑えるハロゲンと、大気中のOHラジカルによって分解され易い炭素-炭素二重結合をその分子内に有する。1224yd(Z)の沸点は15℃である。GWPは1、ODPは0であり、従来消火剤として使用されていたハロン1301と比べてODPが低く、23、227eaと比べてGWP低く、環境影響が小さい化合物である。
1224yd(Z)(CF3-CF=CHClのシス体)は、燃焼性を抑えるハロゲンと、大気中のOHラジカルによって分解され易い炭素-炭素二重結合をその分子内に有する。1224yd(Z)の沸点は15℃である。GWPは1、ODPは0であり、従来消火剤として使用されていたハロン1301と比べてODPが低く、23、227eaと比べてGWP低く、環境影響が小さい化合物である。
1224ydには、幾何異性体である1224yd(Z)と1224yd(E)が存在するが、1224yd(Z)が1224yd(E)に比べて化学的安定性が高く消火性に優れる。また、1224yd(Z)はFK5-1-12(沸点49℃)と比べて沸点が低いため、拡散性に優れる。また、FK5-1-12と比べて分子量が小さく、より少ない重量で消火することができるため、消火性および経済性に優れる。このように1224yd(Z)は、消火剤および消火剤組成物として優れた性能を有する。
1224yd(Z)は、通常1224yd(Z)と1224yd(E)の混合物として製造される1224ydから、精製により1224yd(Z)と1224yd(E)を分離することで得られる。
1224ydを製造する方法としては、例えば、(I)1,2-ジクロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロパン(HCFC-234bb)を脱塩化水素反応させる方法、および、(II)1,1-ジクロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(CFO-1214ya)を水素還元させる方法を挙げることができる。
(I)234bbの脱塩化水素反応
234bbを液相中で、溶媒に溶解した塩基すなわち溶液状態の塩基と接触させ、234bbの脱塩化水素反応を行う。なお、234bbは、例えば、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)と塩素を溶媒中で反応させることにより製造できる。
234bbを液相中で、溶媒に溶解した塩基すなわち溶液状態の塩基と接触させ、234bbの脱塩化水素反応を行う。なお、234bbは、例えば、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)と塩素を溶媒中で反応させることにより製造できる。
(II)1214yaを水素還元させる方法
1214yaを触媒存在下、水素を用いて還元することで1234yfに変換され、その中間体として1224ydが得られる。また、この還元反応においては、1224yd以外に多種類の含フッ素化合物が副生する。1214yaは、例えば、3,3-ジクロロ-1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロパン(HCFC-225ca)等を原料として、相間移動触媒存在下にアルカリ水溶液で、またはクロム、鉄、銅、活性炭等の触媒存在下に気相反応で、脱フッ化水素反応させて製造する方法が知られている。
1214yaを触媒存在下、水素を用いて還元することで1234yfに変換され、その中間体として1224ydが得られる。また、この還元反応においては、1224yd以外に多種類の含フッ素化合物が副生する。1214yaは、例えば、3,3-ジクロロ-1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロパン(HCFC-225ca)等を原料として、相間移動触媒存在下にアルカリ水溶液で、またはクロム、鉄、銅、活性炭等の触媒存在下に気相反応で、脱フッ化水素反応させて製造する方法が知られている。
上記した(I)および(II)のいずれの製造方法においても、1224ydは1224yd(Z)と、1224yd(E)との混合物として得られるため、公知の方法により精製して1224yd(Z)を得る。
また、本発明の消火剤組成物は、1224yd(Z)と、1224yd(Z)以外の不燃性化合物(以下、不燃性化合物(G)ともいう。)と、を含む。
本発明の消火剤組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で後述の安定剤、漏れ検出物質等の公知の添加剤、不純物を含んでいてもよい。
本明細書において、不燃性化合物とは、ASTM E-681に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で検体と空気の混合物に対して燃焼試験を行った際に、混合物全体積に対する検体の割合が0体積%を超え100体積%までの全範囲で燃焼性を有しない該検体のことをいう。燃焼性の有無は、混合物に着火後、火炎の広がりを目視にて確認し、上方への火炎の広がりの角度が90°以上の場合を燃焼性あり、90°未満の場合を燃焼性なしと判断する。
本発明の消火剤組成物中の1224yd(Z)の含有割合は、消火性および拡散性の点から、好ましくは10~99モル%、より好ましくは20~99モル%、特に好ましくは50~99モル%である。
(不燃性化合物(G))
不燃性化合物(G)は、1224yd(Z)以外の不燃性化合物であれば特に制限されない。不燃性化合物(G)の沸点は50℃以下であることが好ましい。
不燃性化合物(G)は、1224yd(Z)以外の不燃性化合物であれば特に制限されない。不燃性化合物(G)の沸点は50℃以下であることが好ましい。
不燃性化合物(G)としては、窒素、二酸化炭素、希ガス、および不燃性含フッ素化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
不燃性含フッ素化合物は、フルオロアルカン、フルオロアルケン、フルオロケトンまたはフルオロエーテルであることが好ましい。
フルオロアルカンとしては、トリフルオロメタン(HFC-23)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)、ヨウ化トリフルオロメタン(CF3I)、1,1-ジクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-123)、1-クロロ-1,2,2,2-テトラフルオロエタン(HCFC-124)、ペンタフルオロエタン(HFC-125)、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン(HFC-236ea)、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(HFC-236fa)、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン(HFC-227ea)、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロプロパン(HFC-227ca)、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(HFC-245fa)等が挙げられる。
フルオロアルケンとしては、(E)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze(E))、(Z)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze(Z))、(Z)-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン(HFO-1336mzz(Z))、(E)-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン(HFO-1336mzz(E))、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd(E))、(Z)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd(Z))、1224yd(E)、2-ブロモ-3,3,3-トリフルオロプロペン(2-BTP)、1-ブロモ-3,3,3-トリフルオロプロペン(1-BTP)等が挙げられる。
フルオロケトンとしては、ドデカフルオロ-2-メチルペンタン-3-オン(FK5-1-12)、テトラデカフルオロ-2,4-ジメチルペンタン-3-オン、テトラデカフルオロ-2-メチルヘキサン-3-オン等が挙げられる。
フルオロエーテルとしては、ペンタフルオロエチルメチルエーテル(HFE-245mc)、1,1,2,2-テトラフルオロエチルメチルエーテル(HFE-254pc)、ヘプタフルオロイソプロピルメチルエーテル(HFE-347mmy)、ヘプタフルオロプロピルメチルエーテル(HFE-347mcc)、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルロエチルエーテル(HFE-347pc-f)等が挙げられる。
不燃性化合物(G)として、1種の化合物を単独で用いてもよく、2種以上の化合物を組合せて用いてもよい。
不燃性化合物(G)としては、消火剤組成物の消火性をさらに向上させる点から、窒素、二酸化炭素、124、227ea、134a、23、245fa、125、1233zd(E)、FK5-1-12(沸点49.2℃、GWP1以下)および2-BTP(沸点30℃、GWP1以下)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
不燃性化合物(G)としては、消火剤組成物の拡散性を向上させる点から、1224yd(Z)より沸点が低い化合物を用いることが好ましい。
1224yd(Z)より沸点が低い化合物としては、23(沸点-82.1℃、GWP14800)、134(沸点-23.0℃、GWP1100)、134a(沸点-26.1℃、GWP1430)、124(沸点-12℃、GWP609)、125(沸点-48.1℃、GWP3500)、227ea(沸点-16.4℃、GWP3220)、227ca(沸点-16.3℃)、236fa(沸点-1.1℃、GWP9810)、236ea(沸点6℃、GWP1370)、CF3I(沸点-23℃、GWP0.4)、1234ze(E)(沸点-19℃、GWP1以下)、245mc(沸点5.5℃)等が挙げられる。不燃性化合物(G)としては、これらの化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
なかでも、消火性、入手性等の点から、23、227ea、124、CF3I、134a、125、236fa、1234ze(E)が好ましく、消火剤組成物のGWPを低くする観点からは、CF3I、1234ze(E)等が好ましい。なお、1234ze(E)のGWPの値は、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第5次評価報告書(2013年)に示される値、1234ze(E)以外の化合物のGWPはIPCC第4次報告書に示される値を用いた。
本発明の消火剤または消火剤組成物のGWPは地球環境への影響を小さくする観点から、1000以下が好ましく、500以下がより好ましく、300以下がさらに好ましい。
本発明の消火剤または消火剤組成物は、例えば、普通火災(A火災)、油火災(B火災)、または電気火災(C火災)に適用可能であるが、好ましくは油火災、電気火災に適用され、さらに好ましくは電気火災に適用される。
消火剤組成物における1224yd(Z)と不燃性化合物(G)の合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、不燃性化合物(G)の種類によるが、好ましくは10~99モル%、より好ましくは20~99モル%、特に好ましくは50~99モル%である。上記範囲内であれば、1224yd(Z)と不燃性化合物(G)とのバランスが取れて、地球環境への影響が小さく、かつ消火性および拡散性に優れる。
消火剤組成物が1224yd(Z)と245faとを含む場合には、1224yd(Z)と245faの合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、20~95モル%であることが好ましい。
消火剤組成物が1224yd(Z)と125とを含む場合には、1224yd(Z)と125の合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、20~95モル%であることが好ましい。
消火剤組成物が1224yd(Z)と134aとを含む場合には、1224yd(Z)と134aの合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、60~95モル%であることが好ましい。
消火剤組成物が1224yd(Z)と23とを含む場合には、1224yd(Z)と23の合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、60~95モル%であることが好ましい。
消火剤組成物が1224yd(Z)と2-BTPとを含む場合には、1224yd(Z)と2-BTPの合計に対する1224yd(Z)の含有量の割合は、40~95モル%であることが好ましい。
本発明の消火剤、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)および乾燥空気の混合物の燃焼速度は、10.2±0.2cm/秒であることがより好ましい。なお、同様に測定される1224yd(Z)の燃焼速度は、10.2cm/秒であり、本発明の消火剤は、上記含有してもよい不純物を勘案して、燃焼速度は上記範囲にあることが好ましい。
なお、上記混合物において、消火剤と乾燥空気の合計体積に対する消火剤の体積は3.1~3.3体積%であり、消火剤と152aの合計に対する酸素の当量比φは1.12である。また、燃焼速度は、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度である。
当量比φとは、混合物中の酸素の体積に対する消火剤と152aとの合計体積((消火剤と152aの合計体積)/酸素の体積)を、理論混合比における酸素の体積に対する消火剤と152aとの合計体積((消火剤と152aの合計体積)/酸素の体積)で除した値を指す。理論混合比とは、混合物中の消火剤と152aが理論上完全燃焼する場合の混合比である。
本発明の消火剤組成物、152aおよび乾燥空気の混合物の燃焼速度は、消火性の点から従来使用した23の燃焼速度以下、すなわち14.5cm/秒以下であることが好ましく、10.2cm/秒以下であることがより好ましい。
なお、上記混合物において、消火剤組成物と乾燥空気の合計体積に対する消火剤組成物の体積が3.1~3.3体積%であり、消火剤組成物と152aの合計に対する酸素の当量比φが1.12である。また、燃焼速度は、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度である。
当量比φとは、混合物中の酸素の体積に対する消火剤組成物と152aとの合計体積((消火剤組成物と152aの合計体積)/酸素の体積)を、理論混合比における酸素の体積に対する消火剤組成物と152aとの合計体積((消火剤組成物と152aの合計体積)/酸素の体積)で除した値を指す。理論混合比とは、混合物中の消火剤と152aが理論上完全燃焼する場合の混合比である。
本発明の消火剤組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で1224yd(Z)、不燃性化合物(G)以外の消火成分を含んでいてもよい。1224yd(Z)、不燃性化合物(G)以外の消火成分としては、ジフルオロメタン(HFC-32)、1234yf等が挙げられる。
(添加剤)
本発明の消火剤には、長期にわたり安定した保存が求められる使用形態を考慮して、安定剤、漏れ検出物質等の公知の添加剤が添加されてもよい。また、本発明の消火剤組成物は、長期にわたり安定した保存が求められる使用形態を考慮して、さらに、安定剤、漏れ検出物質等の公知の添加剤を含有してもよい。
本発明の消火剤には、長期にわたり安定した保存が求められる使用形態を考慮して、安定剤、漏れ検出物質等の公知の添加剤が添加されてもよい。また、本発明の消火剤組成物は、長期にわたり安定した保存が求められる使用形態を考慮して、さらに、安定剤、漏れ検出物質等の公知の添加剤を含有してもよい。
<安定剤>
安定剤は、熱および酸化に対する消火成分の安定性を向上させる成分である。安定剤としては、従来からハロゲン化炭化水素を含有する消火剤組成物に用いられる公知の安定剤、例えば、耐酸化性向上剤、耐熱性向上剤、金属不活性剤等が特に制限なく採用できる。本発明の消火剤組成物においては、特に、1224yd(Z)の安定性を向上させる安定剤が好ましい。
安定剤は、熱および酸化に対する消火成分の安定性を向上させる成分である。安定剤としては、従来からハロゲン化炭化水素を含有する消火剤組成物に用いられる公知の安定剤、例えば、耐酸化性向上剤、耐熱性向上剤、金属不活性剤等が特に制限なく採用できる。本発明の消火剤組成物においては、特に、1224yd(Z)の安定性を向上させる安定剤が好ましい。
耐酸化性向上剤および耐熱性向上剤としては、フェノール系化合物、不飽和炭化水素基含有芳香族化合物、芳香族アミン化合物、芳香族チアジン化合物、テルペン化合物、キノン化合物、ニトロ化合物、エポキシ化合物、ラクトン化合物、オルトエステル化合物、フタル酸のモノまたはジアルカリ金属塩化合物、水酸化チオジフェニルエーテル化合物等が挙げられる。
また、金属不活性剤としては、イミダゾール化合物、チアゾール化合物、トリアゾール化合物といった複素環式窒素含有化合物や、アルキル酸ホスフェートのアミン塩またはそれらの誘導体が挙げられる。
安定剤の含有量は、本発明の効果を著しく低下させない範囲であればよく、消火剤100質量%に対してまたは消火剤組成物の100質量%中、1質量ppm~10質量%が好ましく、5質量ppm~5質量%がより好ましい。
<漏れ検出物質>
漏れ検出物質としては、紫外線蛍光染料、臭気ガスや臭いマスキング剤等が挙げられる。
漏れ検出物質としては、紫外線蛍光染料、臭気ガスや臭いマスキング剤等が挙げられる。
紫外線蛍光染料としては、米国特許第4249412号明細書、特表平10-502737号公報、特表2007-511645号公報、特表2008-500437号公報、特表2008-531836号公報に記載されたもの等、従来、ハロゲン化炭化水素を含有する組成物に用いられる公知の紫外線蛍光染料が挙げられる。
臭いマスキング剤としては、特表2008-500437号公報、特表2008-531836号公報に記載されたもの等、従来からハロゲン化炭化水素を含有する組成物に用いられる公知の香料が挙げられる。
漏れ検出物質を用いる場合には、消火成分への漏れ検出物質の溶解性を向上させる可溶化剤を用いてもよい。
可溶化剤としては、特表2007-511645号公報、特表2008-500437号公報、特表2008-531836号公報に記載されたもの等が挙げられる。
消火剤または消火剤組成物における漏れ検出物質の添加量は、本発明の効果を著しく低下させない範囲であればよく、消火剤または消火剤組成物中の消火成分の100質量部に対して2質量部以下が好ましく、0.5質量部以下が好ましい。
(不純物)
本発明の消火剤は、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、1224yd(Z)以外の不純物を含んでいてもよい。本発明の消火剤組成物は、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、1224yd(Z)、不燃性化合物(G)および添加剤以外の不純物を含んでいてもよい。
本発明の消火剤は、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、1224yd(Z)以外の不純物を含んでいてもよい。本発明の消火剤組成物は、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、1224yd(Z)、不燃性化合物(G)および添加剤以外の不純物を含んでいてもよい。
ただし、本発明の消火剤および消火剤組成物は、製造から消火に使用されるまでの期間、所定の容器に保管される。火災等、消火剤や消火剤組成物が必要とされる事態の発生は突発的であり、よって、消火剤および消火剤組成物の保管期間は通常長期に亘る。
このような長期間の安定した保存を考慮すると、消火剤中の不純物の含有量は、1224yd(Z)の含有量に対して10質量%以下とすることが好ましく、1.5質量%未満がより好ましい。また、消火剤組成物中の不純物の含有量は、1224yd(Z)と不燃性化合物(G)の合計に対して、10質量%以下とすることが好ましく、1.5質量%未満がより好ましい。
消火剤における不純物としては、1224yd(Z)の製造原料および1224yd(Z)の製造過程で生成する中間体、酸分、水分等が挙げられる。ただし、消火剤における不純物には、不燃性化合物は含まれない。
消火剤組成物における不純物としては、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の製造原料、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の製造過程で生成する中間体、酸分、水分等が挙げられる。ただし、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の製造原料、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の製造過程で生成する中間体のうち、不燃性であるものは、不燃性化合物(G)として用いるものとする。
消火剤中の酸分量は、1224yd(Z)の分解等を抑える観点から、1224yd(Z)に対して1質量ppm未満であることが好ましく、0.8質量ppm以下であることが特に好ましい。酸分濃度は、酸アルカリ滴定法により求められる。
消火剤中の水分量は、1224yd(Z)の加水分解等を抑える観点から、1224yd(Z)に対して1質量ppm未満であることが好ましく、0.8質量ppm以下であることが特に好ましい。水分量はカールフィッシャー電量滴定法により測定される。
消火剤組成物中の酸分量は、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の分解等を抑える観点から、1224yd(Z)と不燃性化合物(G)の合計に対して1質量ppm未満が好ましく、0.8質量ppm以下が特に好ましい。酸分濃度は、上記と同様の方法により求められる。
消火剤組成物中の水分量は、1224yd(Z)および不燃性化合物(G)の加水分解等を抑える観点から、1224yd(Z)と不燃性化合物(G)の合計に対して20質量ppm以下が好ましく、15質量ppm以下が特に好ましい。水分量は上記と同様の方法により測定される。
[消火システム]
本発明の消火システムは、本発明の消火剤または消火剤組成物(以下、これらをまとめて消火剤(A)ともいう。)を用いた消火システムである。
本発明の消火システムは、本発明の消火剤または消火剤組成物(以下、これらをまとめて消火剤(A)ともいう。)を用いた消火システムである。
消火システムは、本発明の消火剤(A)を収容する容器と、消火が必要とされる際に消火剤(A)を容器から放出する手段とを有する。通常は、容器から消火が必要とされる場所に消火剤(A)を輸送する管と、管の先で消火剤(A)を放出するノズルをさらに有する。
消火システムにおいて、本発明の消火剤(A)は、例えば、収容された容器内で大気圧より高い圧力を有する。すなわち、この場合、容器内の消火剤(A)は加圧状態であり、消火剤(A)が収容された容器は密封状態で準備される。
容器に本発明の消火剤(A)を密封状態で収容する方法としては、以下の(1)~(3)を順に行う方法が好ましい。
(1)容器を空にする。
(2)容器に所定量の1224yd(Z)を加える。
(3)容器に消火剤組成物を収容する場合には、容器に所定量の不燃性化合物(G)を加えて、加圧した状態で密封する。
(1)容器を空にする。
(2)容器に所定量の1224yd(Z)を加える。
(3)容器に消火剤組成物を収容する場合には、容器に所定量の不燃性化合物(G)を加えて、加圧した状態で密封する。
上記(2)における1224yd(Z)は、上記消火剤で説明した、不純物を含むものであってもよい。添加剤は、上記(2)と同時に、または(2)の前後に添加することが好ましい。
このようにして準備される消火剤(A)が収容された容器(以下、「消火剤(A)収容容器」ともいう)における、容器内の圧力は、容器が用いられる消火システムにもよるが、概ね0.2~20MPaであることが好ましく、0.5~10MPaがより好ましい。
消火剤(A)収容容器としては、従来から、ハロゲン化炭化水素を含有する消火剤を収容するのに用いられている容器が特に制限なく使用できる。消火剤(A)収容容器としては、例えばクロムモリブデン、マンガン、ステンレス等からなる鋼製容器、アルミニウム製容器、チタン製容器等が挙げられる。
以下に、本発明に係る消火システムの一実施形態について、図1を用いて説明する。図1には、消火システム100の概略構成図が示されている。消火システム100は、制御装置9を有し、制御装置9によりシステム全体が制御された、区域毎に火災の発生を感知し、それに対応して対象区域において本発明の消火剤(A)を用いて消火を行う、消火システムの一例である。
消火システム100について、消火剤(A)の流れを基準に以下に説明する。消火システム100は、本発明の消火剤(A)を封入した消火剤(A)収容容器1を有し、消火剤(A)を所定の圧力に調整しながら消火剤(A)収容容器1から取り出すための圧力調整弁2を有する。なお消火剤(A)収容容器1内の消火剤(A)の圧力としては、0.9~20MPaが好ましく、1.5~10MPaがより好ましい。
圧力調整弁2により調整された後の消火剤(A)の圧力としては、0.5~15MPaが好ましく、0.9~9MPaがより好ましい。該圧力の範囲内であれば、消火剤(A)が、消火システム100内を、自動開閉弁6から、輸送管7b、放射選択弁4a、4b、分岐管7cの順に流通し、最終的に放射ノズル5a、5b、5c、5dで放射されるのに十分な圧力であり、かつ、これら部材に必要以上に負担をかけない圧力と言える。
圧力調整弁2は、起動配線3を介して、制御装置9から流通開始指令を受信して開弁する自動開閉弁6と連結管7aで連結され、自動開閉弁6は輸送管7bに連結している。一端が自動開閉弁6に連結する輸送管7bは、下流側で2つに分岐し2つの他端のそれぞれが消火剤(A)の放射を制御する放射選択弁4a、4bと連結する。放射選択弁4a、4bの制御は、放射選択配線10を介して制御装置9により行われる。
放射選択弁4aは、下流側が2つに分岐した分岐管7cに連結され、分岐管7cは2つの放射ノズル5a、5bにそれぞれ連結される。放射ノズル5a、5bからは、区域Aに対して消火剤(A)が放射される。区域Aには、放射ノズル5a、5bが設置された近傍に火災センサ8aが設置され、火災センサ配線11により制御装置9と接続されている。
放射選択弁4bは、放射選択弁4aと同様にして2つの放射ノズル5c、5dにそれぞれ連結される。放射ノズル5c、5dからは、区域Bに対して消火剤(A)が放射される。区域Aと同様に、区域Bには、放射ノズル5c、5dが設置された近傍に火災センサ8bが設置され、火災センサ配線11により制御装置9と接続されている。
なお、図1に示す消火システム100は、消火を担当する区域として2つの区域を設定し、それぞれの区域に火災センサ8(8a、8b)、2つずつの放射ノズル5(5a、5b、5c、5d)、放射選択弁4(4a、4b)を配置したが、消火を担当する区域の数は2つに限るものではない。また、各区域に配置する火災センサ8の数も1つに限るものではなく、放射ノズル5の数も2つに限るものではない。
次に、消火システム100における制御装置9の制御について説明する。火災センサ8a、8bは、消火を担当する区域A、Bにそれぞれ配置され、火災を感知したとき火災センサ配線11を介して制御装置9に火災感知信号を送信する。
次に、消火システム100における制御装置9の制御について説明する。火災センサ8a、8bは、消火を担当する区域A、Bにそれぞれ配置され、火災を感知したとき火災センサ配線11を介して制御装置9に火災感知信号を送信する。
制御装置9は、火災感知信号を受信すると、自動開閉弁6に流通開始指令を送信する。自動開閉弁6は、制御装置9から流通開始指令を受信すると、開弁して消火剤(A)を輸送管7bに送り出す。
また、制御装置9は、火災感知信号を送信した火災センサ8a、8bが配置されている消火を担当する区域を特定し、特定した消火を担当する区域に対応する放射選択弁4a、4bに開放指令を送信する。放射選択弁4a、4bは、制御装置9から開放指令を受信すると、内蔵する弁を開放する。
放射ノズル5a、5b、5c、5dは、消火を担当するそれぞれの区域に2つが配置されている。この放射ノズル5a、5b、5c、5dは、開放型である。よって、消火を担当する区域毎に配置された火災センサ8a、8bが火災を感知したとき、自動開閉弁6から送り出され輸送管7b内を流通して放射選択弁4a、4bまで到達した消火剤(A)は、放射選択弁4a、4bが開放されることにより分岐管7cを経由して放射ノズル5a、5b、5c、5dから放射される。例えば、区域Aで火災センサ8aが火災を感知した場合は、区域Aを担当する放射選択弁4aが開放され、区域Aに配置された放射ノズル5a、5bから消火剤(A)が、区域A内に放射される。
なお、消火システム100は、開放型の放射ノズル5a、5b、5c、5dを適用しているが、閉鎖型の放射ノズルを適用し放射選択弁4a、4bなどを省略してもよい。
以上、本発明の消火システムの実施形態について説明したが、本発明の消火システムは上記実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態を、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、変更または変形することができる。
以下に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
[例1]
1224yd(Z)からなる消火剤を準備し、他の化合物からなる消火剤とともに以下の拡散性試験、および消化性試験を行った。
1224yd(Z)からなる消火剤を準備し、他の化合物からなる消火剤とともに以下の拡散性試験、および消化性試験を行った。
(拡散性試験)
消火剤の拡散性試験は、図2に示す拡散性試験装置200を用いて実施した。幅50cm、奥行25cm、高さ40cmのアクリル樹脂製容器12内に高さ10cmのローソク15と、幅10cm、奥行10cm、高さ5cmの消火剤用容器14とを、両者の間の距離が30cm離れる位置にそれぞれ設置した。なお、消火剤用容器14の上部は開放されているものを用いた。また、アクリル樹脂製容器12のローソク15の上部および右側面にそれぞれ5cm×10cmの開放部(13、16)を有し、アクリル樹脂製容器12の内部は室温(25℃)である。
消火剤の拡散性試験は、図2に示す拡散性試験装置200を用いて実施した。幅50cm、奥行25cm、高さ40cmのアクリル樹脂製容器12内に高さ10cmのローソク15と、幅10cm、奥行10cm、高さ5cmの消火剤用容器14とを、両者の間の距離が30cm離れる位置にそれぞれ設置した。なお、消火剤用容器14の上部は開放されているものを用いた。また、アクリル樹脂製容器12のローソク15の上部および右側面にそれぞれ5cm×10cmの開放部(13、16)を有し、アクリル樹脂製容器12の内部は室温(25℃)である。
消火剤として1224yd(Z)の100mLを消火剤用容器14に収容した。ローソク15に火をつけてから90秒後のローソクの消炎の有無によって拡散性を評価した。消炎した場合は○、消炎しなかった場合は×とした。
同様に、比較用の消火剤としてFK5-1-12の市販品であるスリーエム社製のNovec-1230を用いて、拡散性を評価した。なお、1224yd(Z)、FK5-1-12のいずれも10℃に冷却したものを用いた。結果を表1に示す。
(消火性試験)
消火剤の消火性は、消火剤と可燃性ガスとの混合気体の燃焼速度から評価した。燃焼速度と、火炎伝播速度および火炎波面の形状との間には下記式(1)が成立する。
Su=Ss×af/Af …(1)
消火剤の消火性は、消火剤と可燃性ガスとの混合気体の燃焼速度から評価した。燃焼速度と、火炎伝播速度および火炎波面の形状との間には下記式(1)が成立する。
Su=Ss×af/Af …(1)
ここで、Suは燃焼速度であり、Ssは火炎伝播速度であり、afは火炎波面水平射影面積であり、Afは火炎波面である。火炎伝播速度および火炎波面の形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)は、内径4cm、高さ150cmの円筒型燃焼試験測定装置を使用してISO-817:2014に規定された方法により測定した。
円筒型燃焼試験測定装置の容器に混合気体と乾燥空気の混合物を充填した後、容器の下部で放電し、火炎を発生させ、高速ビデオカメラで撮影された上昇する火炎の様子から、火炎伝播速度と火炎形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)を測定し、上記(1)式から燃焼速度を算出した。なお、容器内の温度は25℃、圧力は大気圧の条件下で測定した。
消火剤として1224yd(Z)、可燃性ガスとして152aを用い、乾燥空気と消火剤の合計体積に対する消火剤の体積の割合(消火剤/(乾燥空気+消火剤))を3.1~3.3体積%、消火剤と152aの合計に対する酸素の当量比φが1.12と一定になるように混合し、混合物を得た。なお、当量比φとは、混合物中の酸素の体積に対する消火剤と152aとの合計体積((消火剤と152aの合計体積)/酸素の体積)を、理論混合比における酸素の体積に対する消火剤と152aとの合計体積((消火剤と152aの合計体積)/酸素の体積)で除した値を指す。理論混合比とは、混合物中の消火剤と152aが理論上完全燃焼する場合の混合比である。
なお、混合物は、分圧法を用いて消火剤、乾燥空気および152aを所定の当量比になるように容器に導入し、約20分間撹拌をすることにより調製した。円筒型燃焼試験測定装置の容器に混合物を充填した後、容器の下部で放電し、火炎を発生させ、高速ビデオカメラで撮影された上昇する火炎の様子から、火炎伝播速度と火炎形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)を測定し、上記(1)式から燃焼速度を算出した。結果を表2に示す。
消火剤として表2に示す化合物を用いた以外は、1224yd(Z)と同じように火炎伝播速度と火炎形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)を測定し、上記(1)式から燃焼速度を算出した。結果を表2に示す。
表1および表2から明らかなように、1224yd(Z)からなる例1の消火剤は、高い拡散性および消火性を示すことがわかる。また、1224yd(Z)からなる例1の消火剤はGWPが1であり地球環境への影響が小さい。
[例2~32]
1224yd(Z)と表3に示す各不燃性化合物(G)を表3に示す割合で混合して例2~例32の消火剤組成物を得た。得られた消火剤組成物について、以下に示す消火性試験を行い、燃焼速度を求めた。
1224yd(Z)と表3に示す各不燃性化合物(G)を表3に示す割合で混合して例2~例32の消火剤組成物を得た。得られた消火剤組成物について、以下に示す消火性試験を行い、燃焼速度を求めた。
(消火性試験)
例2~例32の消火剤組成物を用いて、消火剤組成物と152aの合計に対する酸素の当量比φを1.11~1.13となるように調製した以外は、例1と同様に火炎伝播速度と火炎形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)を測定し、上記(1)式から燃焼速度を算出した。
例2~例32の消火剤組成物を用いて、消火剤組成物と152aの合計に対する酸素の当量比φを1.11~1.13となるように調製した以外は、例1と同様に火炎伝播速度と火炎形状(火炎波面水平射影面積、火炎波面)を測定し、上記(1)式から燃焼速度を算出した。
なお、当量比φとは、混合物中の酸素の体積に対する消火剤組成物と152aとの合計体積((消火剤組成物と152aの合計体積)/酸素の体積)を、理論混合比における酸素の体積に対する消火剤組成物と152aとの合計体積((消火剤組成物と152aの合計体積)/酸素の体積)で除した値を指す。理論混合比とは、混合物中の消火剤と152aが理論上完全燃焼する場合の混合比である。結果を、消火剤組成物の組成、GWPとともに、表3に示す。
表3から明らかなように、1224yd(Z)に特定の成分として不燃性化合物を混合した本発明の消火剤組成物は、1224yd(Z)からなる消火剤に比べて、さらに高い消火性能を示すことがわかる。また、GWPも低く抑えられており、地球環境への影響が小さいと言える。
本発明の消火剤、消火剤組成物、および該消火剤または消火剤組成物を用いた消火システムは、地球環境への影響が小さく、消火性および拡散性が高いことから、航空機用消火システム、ビル用消火システム、船舶用消火システム、電気制御室消火システム等の消火に利用できる。
なお、2018年9月12日に出願された日本特許出願2018-170816号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
100…消火システム、1…消火剤(A)収容容器、2…圧力調整弁、3…起動配線、6…自動開閉弁、7a…連結管、7b…輸送管、4a、4b…放射選択弁、5a~5d…放射ノズル、8a、8b…火災センサ、9…制御装置、10…放射選択配線、11…火災センサ配線、200…拡散性試験用装置、12…アクリル樹脂製容器、13、16…開放部、14…消火剤用容器、15…ローソク
Claims (13)
- (Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンからなる消火剤。
- 前記消火剤が、前記消火剤、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.12である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が10.2±0.2cm/秒である、請求項1に記載の消火剤。
- (Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン以外の不燃性化合物と、を含む消火剤組成物。
- 前記不燃性化合物の沸点が50℃以下である、請求項3に記載の消火剤組成物。
- 前記不燃性化合物が、(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンより沸点が低い化合物である、請求項3または4に記載の消火剤組成物。
- 前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、希ガスおよび不燃性含フッ素化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項3~5のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
- 前記不燃性含フッ素化合物が、フルオロアルカン、フルオロアルケン、フルオロケトンまたはフルオロエーテルである、請求項6に記載の消火剤組成物。
- 前記不燃性化合物として、窒素、二酸化炭素、1-クロロ-1,2,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、トリフルオロメタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン、ペンタフルオロエタン、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、ドデカフルオロ-2-メチルペンタン-3-オン、2-ブロモ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン、CF3I、(E)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、およびペンタフルオロエチルメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項3~7のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
- 前記消火剤組成物における(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンと前記不燃性化合物の合計に対する(Z)-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの含有量の割合が10~99モル%である、請求項3~8のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
- 前記消火剤組成物が、前記消火剤組成物、1,1-ジフルオロエタンおよび乾燥空気からなる混合物であって、前記消火剤組成物と前記乾燥空気の合計体積に対する前記消火剤組成物の体積が3.1~3.3体積%であり、前記消火剤組成物と1,1-ジフルオロエタンの合計に対する酸素の当量比φが1.11~1.13である前記混合物を、ISO-817に規定された設備を用いて、25℃、大気圧に制御された容器内で燃焼させた時の燃焼速度が14.5cm/秒以下である、請求項3~9のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
- GWPが1000以下である、請求項3~10のいずれか一項に記載の消火剤組成物。
- 請求項1もしくは2に記載の消火剤または請求項3~11のいずれか一項に記載の消火剤組成物を用いた消火システム。
- 前記消火剤または前記消火剤組成物を収容する容器と、消火が必要とされる際に前記消火剤または前記消火剤組成物を容器から放出する手段とを有する、請求項12に記載の消火システム。
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