(57)【要約】      （修正有）【課題】非火薬の点火剤を採用する場合でも抵抗体の通電で点火剤に確実に着火することができる着火装置、及びその着火装置を含むエアロゾル消火装置を提供する。【解決手段】燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤に着火するための着火装置１であって、一対の電極２，３と、前記一対の電極同士を接続し、通電により発熱する抵抗体４と、前記抵抗体に接触し、前記抵抗体において生じた熱を蓄える蓄熱体５と、前記蓄熱体に接触し、所定の熱量で発火して前記消火剤に着火する非火薬の点火剤６と、を具備することを特徴とする着火装置。【選択図】図２
2019078491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤に着火するための着火装置であって、
一対の電極と、
前記一対の電極同士を接続し、通電により発熱する抵抗体と、
前記抵抗体に接触し、前記抵抗体において生じた熱を蓄える蓄熱体と、
前記蓄熱体に接触し、所定の熱量で発火して前記消火剤に着火する非火薬の点火剤と、
を具備することを特徴とする着火装置。
【請求項２】
前記蓄熱体は、前記抵抗体の周面を覆うように形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の着火装置。
【請求項３】
前記蓄熱体は、ニトロセルロースを含むこと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の着火装置。
【請求項４】
前記点火剤は、ホウ素、三酸化モリブデン、及びニトロセルロースを含むこと、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の着火装置。
【請求項５】
燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤と、請求項１〜４のいずれかに記載の着火装置と、を具備するエアロゾル消火装置。
【請求項６】
前記消火剤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であること、
を特徴とする請求項５に記載のエアロゾル消火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着火装置、及びその着火装置を含むエアロゾル消火装置に関する。エアロゾル消火装置は、燃焼によりエアロゾルを発生して火災を消火ないし抑制することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
消火剤を燃焼させてエアロゾルを発生させ、そのエアロゾルを噴射することで火炎を消火ないし抑制するエアロゾル消火装置が知られている（例えば特許文献１）。かかるエアロゾル消火装置は、消火剤に着火する着火装置を備えるところ、当該着火装置は、一対の電極同士を接続する抵抗体（例えばブリッジワイヤ）に通電することで点火剤を発火させ、それにより消火剤に着火する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５６０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の点火剤は一般に、着火しやすいように火薬成分を含む。しかし、非火薬の点火剤を採用する場合、抵抗体の通電により生じる熱量が不足又は散逸し、点火剤が発火しないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、非火薬の点火剤を採用する場合でも抵抗体の通電により点火剤に確実に着火することができる着火装置、及びその着火装置を含むエアロゾル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】
【０００６】
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に着火するための着火装置であって、一対の電極と、前記一対の電極同士を接続し、通電により発熱する抵抗体と、前記抵抗体に接触し、前記抵抗体において生じた熱を蓄える蓄熱体と、前記蓄熱体に接触し、所定の熱量で発火して前記消火剤に着火する非火薬の点火剤と、を具備することを特徴とする着火装置を提供する。
【０００７】
上記のような構成を有する本発明の着火装置では、前記蓄熱体は、前記抵抗体の周面を覆うように形成されていること、が好ましい。
【０００８】
また、上記のような構成を有する本発明の着火装置では、前記蓄熱体は、ニトロセルロースを含むこと、が好ましい。
【０００９】
また、上記のような構成を有する本発明の着火装置では、前記点火剤は、ホウ素、三酸化モリブデン、及びニトロセルロースを含むこと、が好ましい。
【００１０】
そして、本発明は、燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤と、上記のいずれかに記載の着火装置と、を具備するエアロゾル消火装置をも提供する。
【００１１】
上記のような構成を有する本発明のエアロゾル消火装置では、消火剤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であること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非火薬の点火剤を採用する場合でも抵抗体の通電により点火剤に確実に着火することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の代表的な実施形態に係る着火装置を模式的に示す外観図である。
【図２】図１の着火装置の断面図である。
【図３】図１の着火装置を含むエアロゾル消火装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図４】着火装置の別の構成例を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図５】着火装置の更に別の構成例を模式的に示す分解図及び斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の代表的な実施形態に係る着火装置及びこれを含むエアロゾル消火装置について、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。
【００１５】
［着火装置］
着火装置１は、燃焼によりエアロゾルを発生させる消火剤に着火するためのデバイスであり、例えば図３のようなエアロゾル消火装置に装着される。
着火装置１は、図１及び図２に示すように、一対の電極２，３、抵抗体４、蓄熱体５、及び点火剤６を含んで構成される。ここで使用される点火剤６は、追って述べるように非火薬の薬剤であるが、火薬成分を含む薬剤でもよい。また、着火装置１は、上記の構成要素を収納するための絶縁性のプラグ７及びヘッダ８を含んでいてもよい。
【００１６】
一対の電極２，３は、例えば金属ピンのような導体である。一対の電極２，３は、本実施形態では、例えばガラスのような絶縁体で作製されたヘッダ８に形成された孔に挿通され、プラグ７の内側の端部において抵抗体４を介して互いに接続されている。また、一対の電極２，３の外側の端部については、正極側（例えば電極２）の端部は電源及び制御回路と接続され、負極側（例えば電極３）の端部は接地されている。
【００１７】
抵抗体４は、一対の電極２，３同士を接続し、通電により発熱する導体（例えば線状）である。抵抗体４は、例えばニッケル及びクロムを含む線材であり、例えばブリッジワイヤのような発熱抵抗体である。
【００１８】
蓄熱体５は、抵抗体４において生じた熱を蓄え、これにより点火剤６の発火に十分な熱量を点火剤６に供給する。つまり、蓄熱体５は、抵抗体４の熱容量を向上させるための構成要素と言える。
【００１９】
この蓄熱体５は、抵抗体４からの熱を蓄えられるよう当該抵抗体４に接触するように配置されていればよいが、例えば、抵抗体４の周面を覆う（又は取り囲む）ように配置・形成されることが好ましい。これにより、抵抗体４で発生した熱が効率よく蓄熱体５に蓄熱され、点火剤６への点火の確実性が高まることになる。なお、蓄熱体５は、抵抗体４の全周面を覆っていてもよいし、部分的に抵抗体４の周面を覆っていてもよい。
【００２０】
蓄熱体５は、例えばニトロセルロースの溶液を固化させることで形成される。蓄熱体５の形成方法としては、例えば、ニトロセルロースの溶液を抵抗体４に塗布したり、その溶液に抵抗体４を浸漬したり、その溶液で抵抗体4及びヘッダ８を覆ったりすることができる。また、蓄熱体５の具体的な成分の一例としては、セルロース、ニトロセルロース、エナメル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、テフロン（登録商標）、塩化ビニル、ベークライト、メラミンあるいはその誘導体、あるいは以上の樹脂のうちのニつ以上より構成される共重合体がある。
【００２１】
点火剤６は、所定の熱量で発火して消火剤に着火する、非火薬の薬剤（組成物）である。点火剤６として非火薬の薬剤を採用することで、装置の安全性が向上するとともに、例えば製造・保管・設置のような各場面における取扱いが簡便となる。
【００２２】
点火剤６は、蓄熱体５に接触するように、例えばポリエチレンのような絶縁材料で作製された筒状のプラグ７内に充填されている。点火剤６が蓄熱体５に接触する態様は、例えば点火剤６が蓄熱体5及び抵抗体4を全体的に又は部分的に覆っていてもよいし、取り囲んでいてもよい。
【００２３】
点火剤６は、ホウ素、三酸化モリブデン、及びニトロセルロースを含んでいてもよい。これら成分の比率は、好ましくは、それぞれホウ素が５−３０重量％、三酸化モリブデンが２０−７０重量％、及びニトロセルロースが１−２０重量％であり、より好ましくは、それぞれ１５重量％、８５重量％、及び１０重量％である。
【００２４】
上述した着火装置１では、例えば環境温度が所定温度を超えるなどの、所定の条件を満たすと、制御回路（図示せず）が、電源（図示せず）に対して、一対の電極２，３間に電力を供給させる。
【００２５】
そうすると、抵抗体４は通電により加熱し、抵抗体４で生じた熱は、蓄熱体５に蓄えられる。そして、蓄熱体５に所定の熱量が蓄えられると、点火剤６が発火し、更には消火剤が着火する。このようにして、抵抗体４で生じた熱は、蓄熱体５を介して効率よく（散逸することなく）点火剤６に伝達されることになる。
【００２６】
［エアロゾル消火装置］
次いで、上述した着火装置１が組み込まれたエアロゾル消火装置について説明する。エアロゾル消火装置は、例えば、建造物、電気制御盤、蓄電池等の電気化学デバイス、工作機械に設置することができる。図３に示されるエアロゾル消火装置10は、着火装置１を適用可能なエアロゾル消火装置の一例である。
【００２７】
エアロゾル消火装置10は、設置面（図示せず）から突出するように取り付けられるタイプの消火装置であり、図３に示すように、容器１１、消火剤１２、着火装置１、冷却材層１４、スペーサ１５、及びシール材１６を含んで構成される。以下、エアロゾル消火装置10の各構成要素を順に説明する。
【００２８】
容器１１は、消火剤１２、冷却材層１４、スペーサ１５、及びシール材１６を収納する円筒状の部材である。容器１１は、エアロゾルの発生により上昇する内圧（例えば、５ＭＰａ）に耐えられるように、例えばアルミニウムやステンレス鋼のような金属材料で作製される。
【００２９】
容器１１は、設置面に向かって開口するとともに、その開口を形成する縁部から延設されたフランジ２１を有する。フランジ２１は、容器１１を例えばボルトなどの固定手段で設置面に固定するために設けられ、容器１１の本体と一体的に形成されている。したがって、容器１１を設置面に取り付けるための追加の治具を必要としない。
【００３０】
容器１１の開口は、カバー２３によって封止される。カバー２３は、例えばネジ留め、接着剤、かしめのような固定手段によってフランジ２１に固定される。カバー２３には、着火装置１を挿入するための孔２３１が形成されている。
【００３１】
容器１１の先端部、つまり開口とは反対側の端部は、底面２２によって覆われている。底面２２には、エアロゾルの噴出孔２２１，２２２が形成されている。底面２２もまた、容器１１本体と一体的に形成することができる。
【００３２】
容器１１の内面は、例えば砲身のように、エアロゾルが噴出孔２２１，２２２から噴出されるように、エアロゾルを案内する役割を果たす。かかる案内部を構成する内面の延在方向の長さは、エアロゾル消火装置10から噴出されるエアロゾルに求められる指向性、つまりエアロゾルがエアロゾル消火装置10からどれぐらい離れた消火対象物に届く必要があるか、に応じて決定される。なお、容器１１の内面には、冷却材層１４を係止するための段差が形成されている。
【００３３】
消火剤１２は、容器１１において開口の近傍に収納され、燃焼によりエアロゾルを発生させる。消火剤１２は、塩素酸カリウムとエアロゾル発生成分とを含む非化薬の組成物でもよく、本実施形態では円盤状に成形されている。消火剤１２の組成については追って述べる。
【００３４】
消火剤１２は、容器１１の開口（カバー２３の孔２３１）を臨む表面に、着火装置１を装着するための窪み１２１を有する。かかる窪み１２１は、反対側の表面（消火剤１２の底面２２側の表面）まで貫通していない。つまり、窪み１２１の深さは消火剤１２の厚みより小さい。かかる構成により、着火装置１より噴出し得る火花や火炎が噴出孔２２１，２２２から飛び出すことを防止することができる。
【００３５】
消火剤１２は、底面２２側の表面において金網１８に当接している。したがって、消火剤１２は、カバー２３と金網１８との間に挟まれている。金網１８は、後述する金網１４２，１４３と同様に、通気性のよい素材で作製されている。したがって、消火剤１２において発生したエアロゾルは、金網１８を通過して冷却材層１４に流入することになる。
【００３６】
着火装置１は、上述の構成を有し、カバー２３の孔２３１を介して消火剤１２の窪み１２１に装着される。着火装置１は、エアロゾル消火装置10に着脱自在に装着されるものでもよい。なお、火災の発生を着火装置１に伝えて作動させるために、図示しない熱センサが設けられてもよい。
【００３７】
冷却材層１４は、容器１１において消火剤１２より底面２２側に収納される。冷却材層１４は、冷却材１４１と、冷却材１４１を保持する金網１４２，１４３と、を含む。本実施形態では、冷却材層１４は、全体として円盤状ないし円柱状に成形され、容器１１の内周面に形成された段差において容器１１に係止されている。
【００３８】
冷却材１４１は、消火剤１２から発生したエアロゾルを冷却する。冷却材１４１は、例えばアルミナ、シリカ、耐熱性セラミックのような無機酸化物を材料とする球体でもよいし、金属製の粒状体でもよい。あるいは、冷却材１４１は、円筒状や円筒中空状を呈していてもよい。本実施形態では、複数のアルミナボールが冷却材１４１を構成している。
【００３９】
金網１４２，１４３は、冷却材１４１を挟み込んで保持する。金網１４２，１４３は、例えば、金属製の線材を網目状ないしメッシュ状に編むことで形成されてもよい。冷却材１４１を構成する複数の球体を金網１４２，１４３で固定することにより、冷却材１４１などの各部材における高さのバラつきを吸収することができる。なお、金網１４２，１４３は、例えば発泡性高分子素材や金属製板バネでもよい。
【００４０】
金網１４２，１４３は、上述したように網目状ないしメッシュ状を呈するから、気体を通過させることができる。したがって、開口側から金網１４２に流入したエアロゾルは、アルミナボール（冷却材１４１）の間を通り、金網１４３を通過して、底面２２側に抜けることになる。
【００４１】
本実施形態では、冷却材層１４は一層のみ設けられている。したがって、例えば大小のアルミナボールをそれぞれ含む２層の冷却材層を有するタイプのエアロゾル消火装置と比べて、構造が簡素であるから、組立が容易であるとともに、コストダウンにつながる。
【００４２】
スペーサ１５は、消火剤１２（金網１８）と冷却材層１４との間に設けられて両部材を離間させる。スペーサ１５は、例えば容器１１の内周面に沿って配置されるリング部材でもよく、消火剤１２と冷却材層１４とを一定距離だけ離間させるように一定の厚みを有する。
【００４３】
シール材１６は、底面２２の噴出孔２２１，２２２を封止するとともに、容器１１の内圧が所定値を超えると噴出孔２２１，２２２からエアロゾルを噴出させる。シール材１６は、防水・防油・防湿用シーラントであり、例えばアルミニウム層の３０〜８０μｍと、５０μｍの粘着剤層とを有してもよい。
【００４４】
［消火剤組成物］
本実施形態で用いられる消火剤（消火剤組成物）１２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であっても属しないものであっても、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１２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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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％
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、例えば着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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
着火装置の他の構成例として、図４に示す着火装置３１のように、絶縁基板上に形成された金属配線３４を抵抗体とし、蓄熱体３５が、このような金属配線３４及びその両端に接続された一対の電極３２，３３の先端を覆う（封止する）ようにしてもよい。なお、図では、蓄熱体３５を覆う点火剤と、点火剤等を収納するプラグは省略されている。
【００５８】
このような構成により、半導体デバイスのプロセス技術を利用して着火装置３１を製造することができる。したがって、消火剤への確実な着火はもとより、着火装置の小型化を図ることもできる。
【００５９】
また、別の構成例として、図５に示す着火装置５１のように、棒状のセラミックの表面に形成された炭素被膜５４を抵抗体とし、その両端に金属キャップを介してリード線（電極）５２，５３を接続し、更に、炭素被膜５４を覆うように蓄熱体５５を形成してもよい。この図においても、蓄熱体５５を覆う点火剤と、点火剤等を収納するプラグは省略されている。
【００６０】
このような構成により、着火装置５１は、炭素被膜抵抗の材料及び製造技術を応用することにより製造することが可能となる。したがって、消火剤への確実な着火はもとより、着火装置の製造コストを削減することも可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・着火装置、
２，３・・・電極、
４・・・抵抗体、
５・・・蓄熱体、
６・・・点火剤、
１０・・・エアロゾル消火装置、
１１・・・容器、
１２・・・消火剤、
１４・・・冷却材層、
１５・・・スペーサ。
【図１】
2019078491.tif 000003
【図２】
2019078491.tif 000004
【図３】
2019078491.tif 000005
【図４】
2019078491.tif 000006
【図５】
2019078491.tif 000007