(57)【要約】  火災が発生したときの消火剤として使用することができる消火剤組成物とこれを用いたエアロゾル発生自動消火装置の提供。燃料２０〜５０質量％及び塩素酸塩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を含有し、熱分解開始温度が９０℃超〜２６０℃の範囲であること、を特徴とする消火剤組成物、並びに、当該消火剤組成物を含むエアロゾル発生自動消火装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料２０〜５０質量％及び塩素酸塩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を含有し、
熱分解開始温度が９０℃超〜２６０℃の範囲であること、
を特徴とする消火剤組成物。
【請求項２】
前記カリウム塩の、１０度毎分昇温のＤＳＣ（示差走査熱量測定）分析において１００℃から４４０℃の間で発現した吸熱ピーク総量が、１００Ｊ／ｇから９００Ｊ／ｇであること、
を特徴とする請求項１に記載の消火剤組成物。
【請求項３】
前記カリウム塩が熱エネルギーによりカリウムラジカルを発生する化合物であること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の消火剤組成物。
【請求項４】
前記カリウム塩が、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種であること、
を特徴とする請求項３記載の消火剤組成物。
【請求項５】
前記燃料が前記塩素酸塩とともに燃焼して熱エネルギーを発生する化合物であること、
を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の消火剤組成物。
【請求項６】
前記燃料が、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種であること、
を特徴とする請求項５記載の消火剤組成物。
【請求項７】
前記塩素酸塩が前記燃料とともに燃焼して熱エネルギーを発生する酸化剤化合物であること、
を特徴とする請求項１〜６のうちのいずれかに記載の消火剤組成物。
【請求項８】
前記塩素酸塩が、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種であること、
を特徴とする請求項７記載の消火剤組成物。
【請求項９】
見かけ密度が１．０ｇ／ｃｍ3以上であること、
を特徴とする請求項１〜８のうちのいずれかに記載の消火剤組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちのいずれかに記載の消火剤組成物を含むエアロゾル発生自動消火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼によりエアロゾルを発生して火災を消火抑制することができる消火剤組成物と、それを使用したエアロゾル発生自動消火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な消火器や消火装置等には、消火剤として微粉末状態のものが充填されている。このような消火器や消火装置は、基本的に、作動時に微粉末状態の消火剤を炎に向けて拡散させることで瞬時にカリウムラジカルのようなラジカルを発生させ、前記ラジカルによって燃焼反応を推進する水素ラジカル、酸素ラジカル及び／又は水酸化ラジカル等を捕捉して消火するという機能を有している。【０００３】
ところが、このような粉末系の消火剤を使用した消火器や消火装置は、粉体のまま拡散させるため、容器が大きく嵩張ってしまい、瞬時に噴出させるため高圧に耐える容器である必要があるので重くなってしまう。【０００４】
これに対し、例えば特許文献１（ロシア特許第２３５７７７８Ｃ２号公報）では、よりコンパクトな消火装置を実現するべく、燃料成分のジシアンジアミドと酸化剤成分の硝酸カリウムから構成される火薬組成物を使用することで、酸化剤由来のカリウムラジカルを含むエアロゾルを発生させることが提案されている。【０００５】
また、例えば特許文献２（韓国特許第１０１２０９７０６Ｂ１号公報）では、酸化剤としてクエン酸カリウムを添加する系もあるが、酸化剤は無機化合物の方が酸化力は優れており、自発的な燃焼推進するだけの酸化還元反応は起こりえないため実現は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ロシア特許第２３５７７７８Ｃ２号公報
【特許文献２】韓国特許第１０１２０９７０６Ｂ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、消火器や消火装置等の消火剤として使用したとき、粉末系の消火剤を使用した場合と比べると、消火器や消火装置等をよりコンパクトで軽量にすることができる消火剤組成物と、当該消火剤組成物を使用したエアロゾル発生自動消火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成すべく、本発明者らは、消火剤の成分とその配合について鋭意実験を繰り返して検討した結果、燃料と塩素酸塩とカリウム塩を組み合わせて熱分解開始温度を特定の範囲に調整すれば、消火器や消火装置等をよりコンパクトで軽量にすることができる消火剤組成物を実現する上で効果的であることを見出し、本発明に到達した。【０００９】
即ち、本発明は、
燃料２０〜５０質量％及び塩素酸塩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を含有し、
熱分解開始温度が９０℃超〜２６０℃の範囲であること、
を特徴とする消火剤組成物、並びに当該消火剤組成物を含むエアロゾル発生自動消火装置に関する。【００１０】
このような構成を有する本発明の消火剤組成物によれば、従来の粉末系の消火剤を使用した場合と比べると、消火器や消火装置等をよりコンパクトで軽量にすることができる。したがって、本発明のエアロゾル発生自動消火装置は、従来の消火器や消火装置等に比べてコンパクトで軽量である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の消火剤組成物とそれを使用したエアロゾル発生自動消火装置は、粉体の状態で拡散使用するものではなく、火災による熱を受けて自動的に着火燃焼して、消火作用を有するエアロゾルを発生させることができる。このため、粉末系の消火剤を使用した場合と比べると、消火器や消火装置等をよりコンパクトで軽量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の消火剤組成物を使用した消火性能の確認試験の試験方法を説明するための図である（燃焼空間容積が５Ｌ）。
【図２】本発明の消火剤組成物を使用した消火性能の確認試験の試験方法を説明するための別の図である（燃焼空間容積が２０００Ｌ）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の消火剤組成物及びエアロゾル発生自動消火装置の代表的な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、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。
【００１４】
＜消火剤組成物＞
本発明の消火剤組成物は、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℃の範囲であること、を特徴とする。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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％
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、本発明の消火剤組成物は、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整することができる。
【００２４】
本発明の消火剤組成物は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
上記のような構成を有する本発明の消火剤組成物の形態は、特に制限されるものではなく、分散体等の液体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。分散体であれば、スプレー噴霧によりコーティング剤として使用することもできる。また、成形体は、顆粒、所望形状のペレット（円柱形状等）、錠剤、球形、円板等の形状にすることができ、見かけ密度が１．０ｇ／ｃｍ3以上のものであることが好ましい。
【００２７】
＜エアロゾル発生自動消火装置＞
本発明のエアロゾル発生自動消火装置は、上記の本発明の消火剤組成物を用い、Ａ成分の燃料を着火するための点火手段を有していないもの（第一のエアロゾル発生自動消火装置）であっても、Ａ成分の燃料を着火するための公知のイニシエータや雷管等の点火手段を有しているもの（第二のエアロゾル発生自動消火装置）であっても、いずれの形態を有していてもよい。
【００２８】
点火手段を有していない第一のエアロゾル発生自動消火装置は、本発明の消火剤組成物が可燃性又は不燃性の容器に収容されたものにすることができる。自動消火装置として、本発明の消火剤組成物が可燃性の容器に収容された形態であるものは、例えば、火炎に対して前記容器ごと投入して使用することができる。
【００２９】
本発明のエアロゾル発生自動消火装置として、本発明の消火剤組成物が不燃性の容器に収容された形態のものは、例えば、調理中の発火物（鍋の内容物の発火など）に対して、前記容器の開口部を通して消火剤組成物を振りかけて使用することができる。
【００３０】
また、本発明のエアロゾル発生自動消火装置は、火災をより早く感知するため、本発明の消火剤組成物を熱電導性が良い材料（アルミニウム、銅など）からなる容器内に収容した形態のものにすることができ、さらに前記容器には、集熱効果を高めるため、表面積を増大するためのフィン構造が有しているものにすることもできる。この自動消火装置は、万一の発火により火災が発生したときに対応するため、例えば、各種バッテリーなどの近傍に配置して使用することができる。
【００３１】
点火手段を有している第二のエアロゾル発生自動消火装置は、消火剤となる本発明の消火剤組成物と点火手段が収容された容器と、火災の発生を前記点火手段に伝えて作動させるための熱センサーなどを組み合わせたものにすることができる。
【実施例】
【００３２】
≪実施例１〜９並びに比較例１、３及び４≫
表１に示すＡ成分、Ｂ成分及びＣ成分を表１に示す配合割合（水分を含まない乾燥物として）十分混合し、Ａ成分、Ｂ成分及びＣ成分の合計量１００質量部に対して、１０質量部相当のイオン交換水を添加してさらに混合した。得られた水湿混合品を１１０℃×１６時間の恒温槽にて乾燥させて、水分１質量％以下の乾燥品にした。
次に、乾燥品をメノウ乳鉢にて破砕して、５００μｍ以下の粒径になるように整粒して粉砕品を得た。粉砕品２．０ｇを内径９．６ｍｍの所定の金型（臼）に充填し、杵を挿入の上、油圧ポンプで面圧２２０．５ＭＰａ（２２５０ｋｇ／ｃｍ2）にて、５秒ずつ両面より加圧して、成形体からなる本発明の消火剤組成物１〜９並びに比較消火剤組成物１、３及び４を作製した。【００３３】
≪実施例１０≫
実施例１と同様にして粉砕品を作製し、この粉砕品を本発明の消火剤組成物１０とした。【００３４】
≪実施例１１≫
実施例１と同様にして得た粉砕品１．２ｇを内径９．６ｍｍの所定の金型（臼）に充填し、杵を挿入の上、油圧ポンプで面圧０．５ＭＰａ（５０ｋｇ／ｃｍ2）にて５秒ずつ両面より加圧して、成形体からなる本発明の消火剤組成物１０を作製した。【００３５】
≪実施例１２及び１３≫
実施例１と同様にして得た粉砕品１．７ｇを内径９．６ｍｍの所定の金型（臼）に充填し、杵を挿入の上、油圧ポンプで面圧７３．５ＭＰａ（７５０ｋｇ／ｃｍ2）にて５秒ずつ両面より加圧して、成形体からなる本発明の消火剤組成物１２及び１３を作製した。【００３６】
≪比較例２≫
表１に示す（Ｃ）成分のみを２．０ｇを内径９．６ｍｍの所定の金型（臼）に充填し、杵を挿入の上、油圧ポンプで面圧２２０．５ＭＰａ（２２５０ｋｇ／ｃｍ2）にて５秒ずつ両面より加圧して、成形体からなる比較消火剤組成物２を作製した。【００３７】
［評価試験］
（１）みかけ密度
上記のようにして得た成形体からなる消火剤組成物のみかけ密度を、円柱状の成型体の外径と高さをデジタルノギスで測定し、測定値から求めた体積で重量を割ることにより求め、表１に記載した。
（２）消火試験１【００３８】
図１に示す装置にて消火試験１を実施した。
支持台１の上に鉄製の金網２を置き、その中心部に実施例および比較例の組成物（成形体）６を置いた。なお、実施例１０（粉砕品）は、アルミニウム製の皿に入れた状態で、金網２の中心部に置いた。金網２の上には、耐熱ガラス製の透明容器（５Ｌ）を被せて、金網２に面している部分以外は密閉した。金網２を介して消火剤組成物６の直下には、着火剤としてｎ−ヘプタン１００ｍｌを入れた皿５を置いた。この状態にてｎ−ヘプタンを着火して火炎７を生じさせ、消火剤組成物６を熱してエアロゾルを発生させ、前記炎７が消火できるかどうかを観察した。結果を表１に示した。【００３９】
（３）消火試験２
図２に示す装置にて消火試験２を実施した。
支持台１１の上に鉄製の金網容器１２を置き、その内部に実施例及び比較例の消火剤組成物（成形体）１６を置いた。金網１２を介して組成物１６の直下には、着火剤としてｎ−ヘプタン１００ｍｌを入れた皿１５を置いた。これらの支持台１１、鉄製の金網容器１２および皿１５は、観察用の窓のある金属製のチャンバー１３（２０００Ｌ）に入れた。この状態にてｎ−ヘプタンに着火して火炎１７を生じさせ、消火剤組成物１６を熱してエアロゾルを発生させ、消火できるかどうかを観察窓から観察した。結果を表１に示した。【００４０】
【表１】
2017134703.tif 000002
【００４１】
実施例の消火剤組成物では、いずれも瞬時に消火できた。比較例では、一時的に火勢は小さくなったが、消火はできなかった。
【符号の説明】
【００４２】
１、１１・・・支持台、
２、１２・・・金網、
３、１３・・・容器、
５、１５・・・着火剤、
６、１６・・・消火剤組成物、
７、１７・・・炎。
【図１】
2017134703.tif 000003
【図２】
2017134703.tif 000004
【国際調査報告】
2017134703.tif 000005
2017134703.tif 000006
2017134703.tif 000007
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