(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的密閉された消火区域に火災が発生した際に、前記消火区域内の空気を吸引し、前記空気を圧縮し、この圧縮空気を酸素透過性に優れた透過膜と接触させ、前記圧縮空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離し、得られた前記窒素富化空気を前記消火区域内に戻す消火方法において、
前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は、前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を低下させ、前記消火区域内の酸素濃度を１２〜１５％に維持し、前記消火区域内に人間が存在しない場合には、前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、前記消火区域内の酸素濃度を、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合に維持される酸素濃度より低下させることを特徴とする消火方法。
【請求項２】
消火区域内の空気を圧縮するコンプレッサと、得られた圧縮空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離することのできる酸素透過性に優れた透過膜と、前記透過膜を介して前記消火区域内の空気を循環させる循環経路と、前記消火区域内に人間の存在を確認する人体検知器または監視カメラとを備え、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は前記コンプレッサを低速運転して前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を低下させ、前記消火区域内の酸素濃度を１２〜１５％に維持し、前記消火区域内に人間が存在しない場合には前記コンプレッサによる前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、前記消火区域内の酸素濃度を、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合に維持される酸素濃度より低下させる消火装置。
【請求項３】
透過膜が、有機高分子からなる均一膜または複合膜から形成される請求項２に記載の消火装置。
【請求項４】
透過膜が、中空部を有する円筒形をなし、これを１ユニットとし、前記ユニットの多数集合したモジュール型である請求項２または３に記載の消火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火方法および消火装置に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火災の消火手段として液体の使用を避けるべき場所が幾つか存在する。例えば美術館、コンピュータールーム、半導体製造工場、食品貯蔵庫等が挙げられる。これらの場所は、たとえ火災が小規模なものであったとしても、消火の際の多量の液体の散布・接触により多大な被害がもたらされる。
【０００３】
このような観点から現在、液体を用いずに気体で火災の消火を行うことが行われつつある。例えばパーフルオロアルカン類のようなハロゲン系ガスや二酸化炭素による気体消火が代表的であり、これに関連する数多くの技術が提案されている（特開平７−３９６０３号公報、特公平１−３６３８６号公報、特公平８−１７８３２号公報、特開平７−２３７９０７号公報等）。
【０００４】
しかしながら、ハロゲン系ガスの使用は地球環境上問題があり、また二酸化炭素の使用は次のような問題点がある。すなわち：
▲１▼  二酸化炭素は空気中に拡散しにくく、下方に蓄積しやすいので、消火効率が悪い。
▲２▼  二酸化炭素は反応性が高く、有害な一酸化炭素の発生の恐れがある。
【０００５】
そこで、大気中のおよそ８０％を占める窒素を消火ガスとして使用する技術も知られている。窒素は、大気中の大部分を占めているために空気密度とほぼ同じであり、空気中に拡散しやすく、しかも反応性が低い。火災時、窒素は酸化されて窒素酸化物になるがその量は極僅かであり人体にほとんど影響を及ぼさない。これらのことから、火災の消火に窒素ガスを使用することへの期待が高まってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在実用化されている窒素ガスの消火は、対象消火区域の付近に窒素ガス加圧容器（窒素ボンベ）を複数本設置する必要があり、そのためのスペースを設けなければならない。また窒素ボンベの購入および保存に関するコストも無視できない。さらに、火災時に窒素ボンベから噴出する窒素ガスは、消火区域の酸素濃度を急激に減少させることができるため、消火区域の人間の存在を想定して、消火区域内の酸素濃度の管理を厳密に行う必要がある。さらにまた、人間が退避した後、消火区域内に窒素ガスを多量に噴出させると、消火区域内の酸素が急激に低下し、消火活動の妨げになる恐れがある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、上記のような従来の課題を解決することができた。
すなわち本発明は、比較的密閉された消火区域に火災が発生した際に、前記消火区域内の空気を吸引し、前記空気を圧縮し、この圧縮空気を酸素透過性に優れた透過膜と接触させ、前記圧縮空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離し、得られた前記窒素富化空気を前記消火区域内に戻す消火方法において、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は、前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を低下させ、前記消火区域内の酸素濃度を１２〜１５％に維持し、前記消火区域内に人間が存在しない場合には、前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、前記消火区域内の酸素濃度を、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合に維持される酸素濃度より低下させることを特徴とする消火方法を提供するものである。
【００１０】
さらに本発明は、消火区域内の空気を圧縮するコンプレッサと、得られた圧縮空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離することのできる酸素透過性に優れた透過膜と、前記透過膜を介して前記消火区域内の空気を循環させる循環経路と、前記消火区域内に人間の存在を確認する人体検知器または監視カメラとを備え、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は前記コンプレッサを低速運転して前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を低下させ、前記消火区域内の酸素濃度を１２〜１５％に維持し、前記消火区域内に人間が存在しない場合には前記透過膜への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、前記消火区域内の酸素濃度を、前記消火区域内に人間の存在が確認された場合に維持される酸素濃度より低下させる消火装置を提供するものである。
【００１１】
さらにまた本発明は、透過膜が、有機高分子からなる均一膜または複合膜から形成される前記の消火装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明は、透過膜が、中空部を有する円筒形をなし、これを１ユニットとし、前記ユニットの多数集合したモジュール型である前記の消火装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、比較的密閉された空間（消火区域）の消火を対象にしたものであって、火災発生時、消火区域内の空気を吸引してこの空気を窒素富化空気に転換し、消火区域内に戻すことにより、消火区域内の酸素濃度が徐々に減少していくので、ゆるやかに消火を行うことができる。このような消火によれば、初期消火の段階で消火区域内の人間は充分な酸素濃度により速やかな避難が可能であり、また消火活動も妨げられない。続く段階で、消火区域内の酸素濃度がさらに減少し、火災が鎮火の方向に向かう。さらなる段階では消火区域内の酸素濃度はもはや物質の燃焼が不可能な濃度にまで低下し、完全消化がなされる。
【００１４】
まず、本発明の消火方法について説明する。
火災が発生した場合、消火区域内の空気がまずコンプレッサ等により吸引され、圧縮される。圧縮空気は酸素透過性に優れた透過膜と接触される。透過膜は、圧縮空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離するものである。このタイプの透過膜はすでによく知られており、有機高分子として例えばポリジメチルシロキサンまたはその誘導体、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアセチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、パリシン、ポリチオール、ポリカーボネート、ポリブタジエン等のゴム、ポリスチレンおよびこれらのフッ素、塩素および臭素置換体、誘導体およびそれらの共重合体、あるいはこれらの複合膜等が挙げられ、ここで、複合膜とは、先の有機高分子よりなる多孔膜上に、ポリジメチルシロキサン等、先に挙げた有機高分子の均一膜を含浸させた構造をもつ透過性の良い膜で、例えばポリスルホンの多孔体上にポリジメチルシロキサンが含浸されたものが透過性がよく使用に適するが、これ以外の組み合わせでもよい。中でもポリジメチルシロキサンまたはその誘導体、ポリアセチレン等が均一膜として好適である。なお、透過膜は市販されているものを利用することができ、例えばモンサント社のプリズムセパレータ、宇部興産の窒素ガス発生装置等が挙げられる。
【００１５】
圧縮空気から窒素富化空気を効率よく得るために、上記透過膜を直径１〜１０μm程度の円筒形にし中空部を設け１ユニットとし、このユニットを例えば１万〜１０万本程度集合させた、いわゆるモジュール型にするのが好適である。このようなモジュールは一般的に知られている。この場合、前記ユニットの中空部に圧縮空気が流れ込むようにモジュールを作製する。図３に前記ユニットの一例を示す。透過膜２１が円筒形をなし、中空部２２が形成され、ユニット２０が構成されている。
【００１６】
図２に、前記モジュールを概略的に示す。モジュール２は、内部にユニット２０を例えば１万〜１０万本程度集合させたものであり、モジュール２の一方の端部から圧縮空気を導入すると、ユニット２０の透過膜２１を通過した空気は酸素富化空気となり、中空部２２を通り抜けた空気は窒素富化空気となり、両者を分離することができる。
中空糸素材として用いられているポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドは、耐熱性高分子と呼ばれ、高温、高圧にも耐えられる。高分子膜中での気体の透過現象は溶解拡散機構であり、膜中の気体透過係数は温度上昇により著しく増大する。このため、モジュールへ導入する気体は常温でもよいが、好ましい温度は３０〜１００℃である。なお、あまり温度が高すぎると、高分子素材の劣化を促進させるので好ましくない。
熱交換器等により導入気体の温度をコントロールしない装置でも、火災による発熱で室内の温度が上昇するので、自然に導入空気の温度が上がり、窒素の透過量が大きくなり消化は促進される。透過係数の温度依存性は素材によって異なるが、一般的には活性化エネルギーに依存するので、温度が３０℃から１００℃に上昇すると透過係数は約５〜１０倍に増大する。
【００１７】
このようにして得られた前記窒素富化空気は、消火区域内に再び戻され、消火区域内の酸素濃度が減少する。消火区域内の酸素濃度は次のようにして減少させるのがよい。
消火初期段階−酸素濃度１５％程度。この濃度であれば人間は消火区域内から迅速に退避することが可能である。
鎮火段階−酸素濃度１０〜１５％。この濃度は、火災は鎮火に向かう。なお酸素濃度１０〜１５％であっても人間は避難や消火等の活動を行うことができる。したがって、人間が避難した後の消火隊の活動も妨げることはない（なお従来、酸素濃度１５％では人間はチアノーゼになったり、死亡したりすると考えられていたが、現在では酸素濃度１０〜１５％でも人間の生命に危険を及ぼすことがないことが確認されている）。
最終段階−酸素濃度０〜１０％。この酸素濃度では物質の燃焼は不可能である。
【００１８】
消火区域内の酸素濃度は、透過膜、例えばモジュール入口の圧縮空気の進入圧力によって制御することができる。モジュール入口の圧縮空気の進入圧力が高い場合、消火区域内の酸素濃度は迅速に低下するが、逆に進入圧力が低い場合、おだやかな酸素濃度の減少が得られる。
【００１９】
次に本発明の消火装置について説明する。図１は本発明の消火装置を説明するための図である。
本発明の装置１は、消火区域４０に任意の場所に、消火区域４０内の空気の取り込むことのできる循環経路３が設けられている。ここからコンプレッサ５等の空気を圧縮する手段によって、消火区域４０内の空気が取り込まれる。圧縮空気は、さらに酸素富化空気と窒素富化空気とを分離する酸素透過性に優れた透過膜と接触する。図１の態様によれば、モジュール２が設置されている。モジュール２から排出された窒素富化空気は、循環経路３を経て消火区域４０内に戻される。
【００２０】
さらに具体的に火災が発生した場合を想定して本発明の装置の稼働の一例を説明する。
消火区域４０内に発生した火災を火災感知器６がとらえ、受信機７に火災信号を送る。受信機７からの信号により、循環経路３に設置されている遮断弁８および１１を開放する。コンプレッサ５を起動し、消火区域４０内の空気を吸引圧縮する。消火区域４０内の酸素濃度は、設置された酸素濃度計９により確認される。次に圧縮空気をモジュール２に通過させ、窒素富化空気を得る。人体検知器または監視カメラ等で消火区域４０内に人間の存在が確認された場合は、コンプレッサ５を低速運転しモジュール２への圧縮空気の進入圧力を低下させ、消火区域４０内の酸素濃度を１２〜１５％程度に維持する。消火区域４０内に人間が存在しないことを確認した場合は、モジュール２への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、消火区域４０内の酸素濃度を一層低下させる。窒素富化空気の圧力を圧力計１２により、且つ酸素濃度を酸素濃度計１３により制御しながらこれを消火区域４０内に戻す。
【００２１】
【作用】
本発明は、比較的密閉された消火区域を窒素ガスで消火するものであり、消火区域内の酸素濃度を徐々に減少できることが有利な点の一つである。初期消火の段階では消火区域内の酸素が速やかな避難に充分であることは、上記したとおりである。
また、窒素ガスは空気密度とほぼ同じために拡散しやすく、従来、液体が到達しない複雑な形状の物品の消火にも有用である。本発明を好適に実施可能な場所としては、上記の美術館、コンピュータールーム、半導体製造工場、食品貯蔵庫のほかに、ＰＥＴボトルのラック倉庫、一般オフィス、ケーブルトンネル等も挙げられる。とくにＰＥＴボトルのラック倉庫の火災では、プラスチックの発熱量が大きく、高温になると可燃性液体に似た火災形態を示す可能性があり、木材等のように水の浸透もないので、水による消化は比較的困難である。また、窒素富化空気を得るためには、空気から酸素を除去するだけでよいので、仕事量が少ない利点もある。さらに、本発明の装置を適用すれば、火災で発生するＣＯ2、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、すす、ＨＣＮ、ＨＣｌ等の有害成分も透過膜により除去可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消火装置を説明するための図である。
【図２】モジュールを説明するための概略図である。
【図３】中空部を有する円筒形をなしたユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１    本発明の装置
２    モジュール
３    循環経路
５    コンプレッサ
６    火災感知器
７    受信機
８，１１    遮断弁
９，１３    酸素濃度計
１２    圧力計
２０    ユニット
２１    透過膜
２２    中空部
【図１】
0003719565.tif 000002
【図２】
0003719565.tif 000003
【図３】
0003719565.tif 000004