(57)【要約】【課題】特に防消火作業前におけるホースの振れを防止することができるガスを用いた防消火装置及び窒素富化空気防消火装置を提供すること。【解決手段】本発明のガスを用いた防消火装置は、防消火作業前における送気ホース９０へのガスの導入を制御する制御手段５０と、送気ホース９０内の圧力を検知する圧力検知手段６２と、送気ホース９０へのガスの導入開始からの時間を計測する計時手段５３とを設け、制御手段５０では、防消火作業時における作業時圧力よりも低い誘導圧力と、防消火作業時における作業時流量よりも小さい誘導流量をあらかじめ設定し、防消火作業前における送気ホース９０へのガスの導入開始からの所定時間は、ガスを誘導圧力と誘導流量とで送気ホース９０に導入することを特徴とする。【選択図】      図１
2015092889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを供給する圧縮ガス供給手段と、前記圧縮ガス供給手段から供給される前記ガスを吐出する吐出口と、前記吐出口に一端を接続する送気ホースとを備え、
前記送気ホースの他端には吐出バルブを有し、
前記吐出バルブを閉として前記送気ホースに前記ガスをあらかじめ導入し、
前記吐出バルブを開として前記送気ホースの他端から前記ガスを吐出させて防消火作業を行う、
ガスを用いた防消火装置であって、
前記防消火作業前における前記送気ホースへの前記ガスの導入を制御する制御手段と、
前記送気ホース内の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記送気ホースへの前記ガスの導入開始からの時間を計測する計時手段と
を設け、
前記制御手段では、
前記防消火作業時における作業時圧力よりも低い誘導圧力と、前記防消火作業時における作業時流量よりも小さい誘導流量をあらかじめ設定し、
前記防消火作業前における前記送気ホースへの前記ガスの導入開始からの所定時間は、前記ガスを前記誘導圧力と前記誘導流量とで前記送気ホースに導入することを特徴とするガスを用いた防消火装置。
【請求項２】
前記制御手段では、
接続される前記送気ホースの長さから、前記送気ホース内圧力が前記誘導圧力に達する基準時間を演算又は設定し、
前記基準時間が経過した後に前記圧力検知手段が前記誘導圧力を検知した場合には、前記誘導圧力よりも高い圧力で前記ガスを前記送気ホースに導入することを特徴とする請求項１に記載のガスを用いた防消火装置。
【請求項３】
前記制御手段では、前記基準時間が経過する前に前記圧力検知手段が前記誘導圧力を検知した場合には、警告を出力することを特徴とする請求項２に記載のガスを用いた防消火装置。
【請求項４】
前記圧縮ガス供給手段から前記吐出口に至るガス流路管に圧力・流量調整手段を設け、前記圧力・流量調整手段によって、前記誘導圧力と前記誘導流量で前記ガスを前記吐出口に導くことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスを用いた防消火装置。
【請求項５】
前記圧力・流量調整手段を、前記ガス流路管に設けた送気バルブと、前記送気バルブをバイパスする誘導流路管と、前記誘導流路管に設けた誘導バルブとで構成し、
前記制御手段では、
前記所定時間は、前記送気バルブを閉、前記誘導バルブを開とし、
前記所定時間経過後は、前記送気バルブを開とすることを特徴とする請求項４に記載のガスを用いた防消火装置。
【請求項６】
前記誘導バルブより上流の前記誘導流路管に、圧力・流量調整器を設け、前記誘導バルブより下流の前記誘導流路管に前記圧力検知手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載のガスを用いた防消火装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置であって、
前記濾過手段の下流で窒素富化空気を生成する窒素分離手段と、
前記窒素富化空気の濃度を変更する濃度調整手段と
を備え、
前記送気ホースには前記濃度調整手段で調整された前記窒素富化空気を導入することを特徴とする窒素富化空気防消火装置。
【請求項８】
自走できるトラックまたは牽引で移動するトレーラーに搭載することを特徴とする請求項７に記載の窒素富化空気防消火装置。
【請求項９】
前記送気ホースとして、水消火若しくは泡消火に用いる消防ホース、又は樹脂製の保形ホースを用いることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の窒素富化空気防消火装置。
【請求項１０】
前記送気ホースの前記他端を防消火対象区画に連結し、前記防消火対象区画に前記窒素富化空気を導入することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の窒素富化空気防消火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを用いた防消火装置、及び窒素富化空気防消火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水は、水気化潜熱が大きく冷却効果に優れ、入手が容易で安価であり、また毒性がなく環境に対する影響も小さいなどの利点があり、もっとも有効な消火剤として広く使われている。
一方、コンピュータルームやデータセンター、文化財や図書の保管庫、穀物貯蔵サイロや禁水性物質の貯蔵庫、製紙工場および一部の原子力施設などにおいては、水の使用による二次災害の危険があるため、消火には水系消火剤を使用できない。また、立体倉庫のような散水障害の多い場所においては、散水しても水が火点に届きにくいため、水による消火の効率は非常に悪い。それらの場所に対して、ガス系消火剤は安全で有効である。
従来のガス系消火設備は、消火剤を貯蔵するボンベとそれを輸送する配管および制御システムなどから構成される固定設備であり、消火剤として、常温で気化できる化学消火薬剤と二酸化炭素および窒素系消火剤のいずれかを使用している。
ガス系消火剤を使用するには、２つの条件を満たさなければならない。１つは注入した消火剤の量が十分であること、すなわち消火剤の注入により、区画内の消火剤濃度が消火に必要な濃度に達することである。
もう１つは防護区画の気密性であり、つまり、注入された消火ガスが区画内に一定期間閉じられることである。
しかしながら、ガス系の固定消火設備は、地震などが原因で配管や電気系統が損傷する可能性がある。その場合、消火ガスは規定通りに放出できない。
また、設置コストと貯蔵ボンベの設置スペースの問題で、一般的にガス系固定消火設備は同時火災（複数エリアの火災）を想定しておらず、限られた貯蔵量で複数のエリア（区画）を防御している。一旦放出した場合、貯蔵ボンベの補給または交換を行わなければ再放射できないため、地震などによる複数エリアの同時火災には対応できない。
すなわち、ガス系固定消火設備は、地震などによって、防護対象と共に被害を受ける可能性が常に存在するため、地震等に起因する同時火災には対応しきれない。また、初期火災の消火を想定するガス系固定消火設備においては、貯蔵される消火ガス量に限りがあり，また一気に大量のガスを放出する機構であるため、サイロ火災のような長時間の火災にも対応できない。
そこで、窒素富化空気を用いて連続して消火剤を供給できる消火方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９９８４０号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、窒素富化空気などのガスを用いて消火する場合には、ホースへの初期のガス導入時に、ホースが大きく振れ、周りにいる人員に害を加える恐れがある。
すなわち、ホースは柔軟であるため、ホースへの消火剤の初期導入時には、消火剤の圧力により大きく振れることもある。消火剤として水を用いる場合には、水自身が重いため、水を一気にホースに導入しても、ホースの振れが水の重みである程度抑えられる。これに対して、消火剤としてガスを用いる場合には、ガスは水と比較して、軽い上に更には放出速度が非常に速いため、ホースにガスを一気に導入すると、水を輸送するときより、ホースが大きく振れてしまう。
そこで、本発明は、特に防消火作業前における、ホースへのガスの初期導入時のホースの振れを防止できるガスを用いた防消火装置及び窒素富化空気防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】
【０００５】
請求項１記載の本発明のガスを用いた防消火装置は、ガスを供給する圧縮ガス供給手段と、前記圧縮ガス供給手段から供給される前記ガスを吐出する吐出口と、前記吐出口に一端を接続する送気ホースとを備え、前記送気ホースの他端には吐出バルブを有し、前記吐出バルブを閉として前記送気ホースに前記ガスをあらかじめ導入し、前記吐出バルブを開として前記送気ホースの他端から前記ガスを吐出させて防消火作業を行う、ガスを用いた防消火装置であって、前記防消火作業前における前記送気ホースへの前記ガスの導入を制御する制御手段と、前記送気ホース内の圧力を検知する圧力検知手段と、前記送気ホースへの前記ガスの導入開始からの時間を計測する計時手段とを設け、前記制御手段では、前記防消火作業時における作業時圧力よりも低い誘導圧力と、前記防消火作業時における作業時流量よりも小さい誘導流量をあらかじめ設定し、前記防消火作業前における前記送気ホースへの前記ガスの導入開始からの所定時間は、前記ガスを前記誘導圧力と前記誘導流量とで前記送気ホースに導入することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のガスを用いた防消火装置において、前記制御手段では、接続される前記送気ホースの長さから、前記送気ホース内圧力が前記誘導圧力に達する基準時間を演算又は設定し、前記基準時間が経過した後に前記圧力検知手段が前記誘導圧力を検知した場合には、前記誘導圧力よりも高い圧力で前記ガスを前記送気ホースに導入することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のガスを用いた防消火装置において、前記制御手段では、前記基準時間が経過する前に前記圧力検知手段が前記誘導圧力を検知した場合には、警告を出力することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスを用いた防消火装置において、前記圧縮ガス供給手段から前記吐出口に至るガス流路管に圧力・流量調整手段を設け、前記圧力・流量調整手段によって、前記誘導圧力と前記誘導流量で前記ガスを前記吐出口に導くことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のガスを用いた防消火装置において、前記圧力・流量調整手段を、前記ガス流路管に設けた送気バルブと、前記送気バルブをバイパスする誘導流路管と、前記誘導流路管に設けた誘導バルブとで構成し、前記制御手段では、前記所定時間は、前記送気バルブを閉、前記誘導バルブを開とし、前記所定時間経過後は、前記送気バルブを開とすることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載のガスを用いた防消火装置において、前記誘導バルブより上流の前記誘導流路管に、圧力・流量調整器を設け、前記誘導バルブより下流の前記誘導流路管に前記圧力検知手段を設けたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載のガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置であって、前記濾過手段の下流で窒素富化空気を生成する窒素分離手段と、前記窒素富化空気の濃度を変更する濃度調整手段とを備え、前記送気ホースには前記濃度調整手段で調整された前記窒素富化空気を導入することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の窒素富化空気防消火装置において、自走できるトラックまたは牽引で移動するトレーラーに搭載することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項７又は請求項８に記載の窒素富化空気防消火装置において、前記送気ホースとして、水消火若しくは泡消火に用いる消防ホース、又は樹脂製の保形ホースを用いることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項７から請求項９のいずれかに記載の窒素富化空気防消火装置において、前記送気ホースの前記他端を防消火対象区画に連結し、前記防消火対象区画に前記窒素富化空気を導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、最初に放出するガスの圧力と流量を制限することで、送気ホースが大きく暴れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例による防消火装置を機能実現手段で表したブロック図
【図２】同防消火装置の制御手段における処理流れを示すフローチャート
【図３】本発明の他の実施例によるガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置の概略構成図
【図４】本発明の更に他の実施例によるガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の第１の実施形態によるガスを用いた防消火装置は、防消火作業前における送気ホースへのガスの導入を制御する制御手段と、送気ホース内の圧力を検知する圧力検知手段と、送気ホースへのガスの導入開始からの時間を計測する計時手段とを設け、制御手段では、防消火作業時における作業時圧力よりも低い誘導圧力と、防消火作業時における作業時流量よりも小さい誘導流量をあらかじめ設定し、防消火作業前における送気ホースへのガスの導入開始からの所定時間は、ガスを誘導圧力と誘導流量とで送気ホースに導入するものである。本実施の形態によれば、最初に放出するガスの圧力と流量を制限するため、送気ホースが大きく暴れることがない。送気ホース内の圧力は、徐々に上昇し、それに伴って、ホースの形状も決まってくる。従って、大流量のガスを流しても、送気ホースの大きな振れがなく、ガスを安全に放出することができる。
【０００９】
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態によるガスを用いた防消火装置において、制御手段では、接続される送気ホースの長さから、送気ホース内圧力が誘導圧力に達する基準時間を演算又は設定し、基準時間が経過した後に圧力検知手段が誘導圧力を検知した場合には、誘導圧力よりも高い圧力でガスを送気ホースに導入するものである。本実施の形態によれば、ガスの導入による送気ホースの大きな振れを確実に無くすことができる。
【００１０】
本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態によるガスを用いた防消火装置において、制御手段では、基準時間が経過する前に圧力検知手段が誘導圧力を検知した場合には、警告を出力するものである。本実施の形態によれば、送気ホースのキンクを検知でき、作業の安全性を高めることができる。
【００１１】
本発明の第４の実施形態は、第１から第３のいずれかの実施形態によるガスを用いた防消火装置において、圧縮ガス供給手段から吐出口に至るガス流路管に圧力・流量調整手段を設け、圧力・流量調整手段によって、誘導圧力と誘導流量でガスを吐出口に導くものである。本実施の形態によれば、吐出口に導くガスの圧力と流量を調整できる。
【００１２】
本発明の第５の実施形態は、第４の実施形態によるガスを用いた防消火装置において、圧力・流量調整手段を、ガス流路管に設けた送気バルブと、送気バルブをバイパスする誘導流路管と、誘導流路管に設けた誘導バルブとで構成し、制御手段では、所定時間は、送気バルブを閉、誘導バルブを開とし、所定時間経過後は、送気バルブを開とするものである。本実施の形態によれば、防消火作業前における吐出口に導くガスの圧力と流量との調整を確実に行うことができる。
【００１３】
本発明の第６の実施形態は、第５の実施形態によるガスを用いた防消火装置において、誘導バルブより上流の誘導流路管に、圧力・流量調整器を設け、誘導バルブより下流の誘導流路管に圧力検知手段を設けたものである。本実施の形態によれば、作業時流量である定格流量に比べて誘導圧力を極めて小さく設定することができる。
【００１４】
本発明の第７の実施形態は、第１から第６のいずれかの実施形態によるガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置であって、濾過手段の下流で窒素富化空気を生成する窒素分離手段と、窒素富化空気の濃度を変更する濃度調整手段とを備え、送気ホースには濃度調整手段で調整された窒素富化空気を導入するものである。本実施の形態によれば、消火や防火の現場で必要な消火剤(窒素)を生産し、継続的に防護対象に注入することが可能となり、消火剤が使い切れとなる心配もない。
【００１５】
本発明の第８の実施形態は、第７の実施形態による窒素富化空気防消火装置において、自走できるトラックまたは牽引で移動するトレーラーに搭載するものである。本実施の形態によれば、さまざまな場所での火災に対して機動的に対処できる。
【００１６】
本発明の第９の実施形態は、第７又は第８の実施形態による窒素富化空気防消火装置において、送気ホースとして、水消火若しくは泡消火に用いる消防ホース、又は樹脂製の保形ホースを用いるものである。本実施の形態によれば、軽量で収納と展開、さらに延長しやすいため、移動式の防消火装置として適している。
【００１７】
本発明の第１０の実施形態は、第７から第９のいずれかの実施形態による窒素富化空気防消火装置において、送気ホースの他端を防消火対象区画に連結し、防消火対象区画に窒素富化空気を導入するものである。本実施の形態によれば、さまざまな閉囲空間内の火災に対して機動的に対処できる。
【実施例】
【００１８】
以下に本発明の一実施例によるガスを用いた防消火装置について説明する。
図１は同実施例による防消火装置を機能実現手段で表したブロック図である。
【００１９】
本実施例による防消火装置は、ガスを供給する圧縮ガス供給手段１０と、圧縮ガス供給手段１０から供給されるガスを吐出する吐出口２０と、吐出口２０に一端を接続する送気ホース９０とを備えている。
圧縮ガス供給手段１０から吐出口２０に至るガス流路管３０には、圧力・流量調整手段４０を設けている。
送気ホース９０の他端には吐出バルブ９１を有している。送気ホース９０には、水消火若しくは泡消火に用いる消防ホース、又は樹脂製の保形ホースを用いることができる。消防ホース、又は樹脂製の保形ホースを用いることで、軽量で収納と展開、さらに延長しやすいため、移動式の防消火装置として適している。
【００２０】
本実施例による防消火装置は、吐出バルブ９１を閉として送気ホース９０にガスを防消火作業前にあらかじめ導入する。そして、防消火作業時には、吐出バルブ９１を開として送気ホース９０の他端からガスを吐出させて防消火作業を行う。
【００２１】
制御手段５０は、防消火作業前における送気ホース９０へのガスの初期導入を制御する。
制御手段５０は、記憶手段５１、演算手段５２、及び計時手段５３を備えている。
記憶手段５１には、防消火作業時における作業時圧力よりも低い誘導圧力と、防消火作業時における作業時流量よりも小さい誘導流量があらかじめ設定されて記憶されている。
接続される送気ホース９０の長さ情報が入力手段６１から入力され、演算手段５２では、入力された送気ホース９０の長さ情報から、送気ホース９０内圧力が誘導圧力に達する基準時間を演算又は設定する。なお、送気ホース９０の長さ情報は、ホース長さ若しくはホース長さと内径、又はこれらと接続するホース本数に関する情報である。
ここで、記憶手段５１には、あらかじめ設定した誘導流量及び誘導圧力の代わりに、接続する送気ホース９０の種類や接続本数に応じた基準時間を記憶させ、演算手段５２では演算を行うことなく、入力された送気ホース９０の種類や接続本数に応じた基準時間を抽出してもよい。
計時手段５３では、送気ホース９０へのガスの導入開始からの時間を計測する。
制御手段５０には、圧力検知手段６２によって検知される送気ホース９０内の圧力情報が入力される。圧力検知手段６２から制御手段５０に入力される情報は、検知される圧力値の他に、誘導圧力値に達したか否かの情報であってもよい。
制御手段５０で異常を検知した場合には警告手段６３から警告が出力される。警告手段６３は、例えばランプやモニターによる表示装置又はブザーによる警告音出力装置である。
【００２２】
圧力・流量調整手段４０は、ガス流路管３０に設けた送気バルブ４１と、送気バルブ４１をバイパスする誘導流路管４２と、誘導流路管４２に設けた誘導バルブ４３とで構成される。誘導バルブ４３より上流の誘導流路管４２には、圧力・流量調整器４４を設けている。なお、圧力検知手段６２は、ホースのキンクと圧力信号の送信を考慮し、誘導バルブ４３解放時には送気ホース９０内の同圧となる、誘導バルブ４３より下流の誘導流路管４２に設けることが好ましい。
圧力・流量調整器４４によって誘導流路管４２を流れるガスは、誘導圧力と誘導流量とに設定される。圧力・流量調整手段４０によって、誘導圧力と誘導流量でガスを吐出口２０に導くことで、吐出口２０に導くガスの圧力と流量を調整できる。また、誘導バルブ４３より上流の誘導流路管４２に、圧力・流量調整器４４を設けることで、作業時流量である定格流量に比べて誘導圧力を極めて小さく設定することができる。
【００２３】
図２は同防消火装置の制御手段における処理流れを示すフローチャートである。
本実施例による防消火装置は、防消火作業前における送気ホース９０へのガスの導入開始からの所定時間（初期導入時間）、ガスを誘導圧力と誘導流量とで送気ホース９０に導入する。
【００２４】
まず、吐出口２０に送気ホース９０の一端を接続する（ステップ１１）。送気ホース９０の接続時には吐出バルブ９１を閉とする（ステップ１２）。また、吐出口２０に接続する送気ホース９０の長さ情報を入力手段６１から入力する（ステップ１３）。
ステップ１３において送気ホース９０の長さ情報が入力されると、演算手段５２では、送気ホース９０内圧力が誘導圧力に達する基準時間を演算する（ステップ１４）。
【００２５】
ステップ１４において基準時間が演算されると、制御手段５０では、送気バルブ４１を閉とし（ステップ１５）、誘導バルブ４３を開とし（ステップ１６）、計時手段５３での時間計測を開始する。
ステップ１６において誘導バルブ４３を開とすることで、誘導流路管４２を通って送気ホース９０にガスが導入される。
送気ホース９０にガスが導入されはじめると圧力検知手段６２によって送気ホース９０内の圧力を検知する（ステップ１７）。
圧力検知手段６２で検知される圧力が誘導圧力となっているかが判断され（ステップ１８）、誘導圧力を検知するまで圧力検知手段６２による検知を繰り返す。
【００２６】
ステップ１８において圧力検知手段６２で誘導圧力を検知すると、計時手段５３で計測している時間が基準時間を経過しているか否かが判断される（ステップ１９）。
ステップ１９において基準時間が経過していない場合、すなわち基準時間が経過する前に圧力検知手段６２が誘導圧力を検知した場合には、警告を出力する（ステップ２０）。
ステップ２０における警告によって、送気ホース９０のキンクを検知でき、作業の安全性を高めることができる。
ステップ１９において基準時間が経過している場合、すなわち基準時間が経過した後に圧力検知手段６２が誘導圧力を検知した場合には、送気バルブを開とし（ステップ２１）、誘導圧力よりも高い圧力でガスを送気ホース９０に導入する。このように、制御手段５０では、所定時間（初期導入時間）は、送気バルブ４１を閉、誘導バルブ４３を開とし、所定時間（初期導入時間）経過後は、送気バルブ４１を開とし、防消火作業前における吐出口２０に導くガスの圧力と流量との調整を行うことで、送気ホース９０内をあらかじめ誘導圧力にすることができ、ガスの導入による送気ホース９０の大きな振れを確実に無くすことができる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
図３は、本発明のガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置の概略構成図である。なお、上記実施例と同一機能構成には同一符号を付して説明を一部省略する。
【００２８】
本実施例による窒素富化空気防消火装置は、圧縮ガス（空気）供給手段１１と、圧縮空気供給手段１１から供給される空気（ガス）から微粒子を除去する濾過手段７１と、濾過手段７１の下流で窒素富化空気を生成する窒素分離手段７２と、窒素富化空気の濃度を変更する濃度調整手段７３とを備え、これらをガス流路管３０で連結している。
圧縮空気供給手段１１は、空気を圧縮して吐出するコンプレッサ１２と、コンプレッサ１２を駆動するエンジン１３とから構成される。
濾過手段７１では、圧縮空気中の0.01μm以上の固形および液体の粒子を除去する。
圧縮空気供給手段１１と濾過手段７１との間には、圧縮空気を除湿するための除湿手段（クーラー）７４と、除湿した圧縮空気を加熱する加熱手段（ヒーター）７５を設けている。ヒーター７５は、クーラー７４の下流に設ける。
クーラー７４で圧縮空気中の水分を一部除去したのち、ヒーター７５により圧縮空気の温度を上げて相対湿度を下げることにより、窒素分離膜における結露を防止し、窒素の分離効率を上げる。
【００２９】
クーラー７４は、空冷式の熱交換器７４ａを持ち、外気の強制対流により圧縮空気を冷却し除湿する。冷却で発生した液体の水は自動ドレン７４ｂで除去する。
【００３０】
ヒーター７５では、エンジン１３の冷却水を熱源媒体として、除湿した圧縮空気を加熱する。
エンジン１３の冷却水の水温は、一般に約80℃に維持されている。エンジン１３の冷却水を利用すれば、除湿後の圧縮空気を加熱できる。
【００３１】
窒素分離手段７２は、複数の窒素分離膜モジュールで構成される。窒素分離手段７２の上流に位置するガス流路管３０には、給気バルブ３１を設けている。
窒素分離手段７２には、酸素富化空気を排出する酸素富化空気排出管３２が接続されている。酸素富化空気排出管３２には、空気駆動バルブ３３を設けている。空気駆動バルブ３３には、給気バルブ３１と窒素分離手段７２との間のガス流路管３０から分岐させた分岐管３４が接続されている。空気駆動バルブ３３は、分岐管３４から空気が供給されると開となり、窒素分離手段７２で分離された酸素富化空気を排出する。
窒素分離手段７２における、圧縮空気入口、窒素富化空気出口、及び酸素富化空気出口には、外気を遮断する給気バルブ３１、濃度調整手段７３、空気駆動バルブ３３を設け、非使用時（待機中）各バルブを閉じて外気を遮断することにより、窒素分離手段７２を構成する分離膜の結露を避けて膜の劣化を防止する。
濃度調整手段７３は、窒素分離手段７２の下流のガス流路管３０に設けられる。濃度調整手段７３には、例えば電動比例制御弁を用いることができる。濃度調整手段７３である電動比例制御弁は、非使用時（待機中）閉の状態を保つが、装置起動時には、制御手段５０からの制御指令によってまず半開の状態になる。
【００３２】
ガス流路管３０には、圧力センサ６４、温度センサ６５、及び酸素濃度センサ６６を設けている。圧力センサ６４は、給気バルブ３１と窒素分離手段７２との間のガス流路管３０内の圧力を検知する。温度センサ６５は、給気バルブ３１と窒素分離手段７２との間のガス流路管３０内の空気の温度を検知する。酸素濃度センサ６６は、濃度調整手段７３から送気バルブ４１までのガス流路管３０内の窒素富化空気の酸素濃度を検知する。
【００３３】
制御手段５０には、圧力検知手段６２以外に、圧力センサ６４、温度センサ６５、及び酸素濃度センサ６６からの検知信号が入力される。
制御手段５０では、圧力センサ６４、温度センサ６５、及び酸素濃度センサ６６からの検知信号によって濃度調整手段７３の開度を調整する。
濃度調整手段７３は、供給される圧縮空気の温度を測定する温度センサ６５と、発生した窒素富化空気の酸素（窒素）濃度を測定する酸素濃度センサ６６とによって制御される。そして防消火作業時には、供給された圧縮空気の温度と発生した窒素富化空気の酸素濃度を検知し、あらかじめ設定した、温度・窒素濃度・窒素回収率の相関データに比較しながら、濃度調整手段７３の弁開度を制御することにより、最短時間で対象区画２内の酸素（窒素）濃度を設定濃度（消火濃度）に達成できるよう窒素富化空気の酸素（窒素）濃度を制御することができる。
【００３４】
制御手段５０は、濃度設定モードを有している。濃度設定モードとしては、最短時間で対象区画２内の消火濃度を達成する最短消火濃度達成時間モードと、有人空間でも使用できる安全濃度モードと、任意の濃度を設定できる任意設定モードの３つのモードを有することが好ましい。
【００３５】
安全濃度モードでは、発生する窒素富化空気の酸素濃度を常に約12％（窒素濃度約88％）に保持する。この安全モードを使用すれば、有人区画への窒素富化空気放出も可能である。
すべてのガスにおいて、空気中での濃度がある値を超えると、人体に対する有害の影響が現れ、極端の場合死に至る。このような人体に対するガスの影響を評価する指標として、NOAEL（無毒性濃度）とLOAEL（毒性の認められた最低濃度）が用いられる。窒素のNOAELとLOAELはそれぞれ43％と52％である。すなわち、空気が充満するある閉囲空間において、その空間容積の43％の窒素を入れても、中に居る人間には影響が現れることがなく、52％の窒素を入れた場合には、中毒症状が現れる。この窒素の無毒性濃度と毒性の認められた最低濃度に対応する酸素濃度はそれぞれ12％と10％である。
要するに空気中の窒素含有量を増やすことにより、空気中の酸素濃度が12％に下がっても、人体に害がない。そのため、たとえ有人の区画においても、必要な場合、この安全モードで12％の酸素を含む窒素富化空気を注入することで、作業者の安全を確保しながら、区画内の出火防止や消火が実現できる。
ちなみに、二酸化炭素のLOAELは2％であり、8％を超えると、生命の危険があり、消火に必要な20％以上の濃度になると、その環境にいる人間が即死する（ガス系消火設備等評価委員会事務局、ガス系消火設備等における評価申請のガイドライン、一般財団法人日本消防設備安全センターHP、pp.1,2008.）
【００３６】
任意設定モードは、発生する窒素富化空気の窒素濃度を85〜99％の範囲内に任意に設定できる。この設定モードを使用すれば、必要に応じて、必要な窒素濃度の窒素富化空気を発生することができる。
空気中の窒素濃度が85％以上（酸素濃度15％以下）になると、ライターの火が付かなくなるため、出火防止に利用できる。また、窒素濃度が95％以上（酸素濃度5％以下）になると、もっとも燃えやすい気体である水素も燃えなくなるため、窒素濃度の設定範囲の上限を99％にすれば、もっとも危険な水素燃焼でも問題なく対処できる。
【００３７】
窒素分離膜は、供給された圧縮空気の温度と設定した窒素富化空気の窒素濃度によって、窒素の発生量が変わり、また、対象区画に注入する窒素富化空気の窒素濃度によって、消火時間、つまり消火できる窒素濃度の達成時間も変わる。従って、作動時の圧縮空気温度に基づき、窒素富化空気の窒素濃度を適切に調整することで、最短時間の消火が実現できる。
【００３８】
本実施例では、圧力・流量調整器４４として、圧力調整器４４ａと定流量器４４ｂとを設けている。
圧力調整器４４ａには、例えばレギュレータを用いる。定流量器４４ｂには、例えばオリフィス機構又は定流量弁を用いる。
【００３９】
本実施例では、誘導バルブ４３として三方弁を用いる。誘導バルブ４３は誘導流路管４２の開閉を行う。誘導バルブ４３によって誘導流路管４２を閉とすると、誘導バルブ４３の下流の誘導流路管４２を大気に開放する。
誘導流路管４２には、逆止弁４５を設けている。逆止弁４５は、誘導バルブ４３が閉、すなわち、誘導バルブ４３の下流の誘導流路管４２を大気に開放した場合に、吐出口２０に近いガス流路管３０から誘導バルブ４３にガスが逆流することを防止する。
逆止弁４５に並列にバイパス管４６を設け、バイパス管４６には流量制限オリフィス４７を設けている。バイパス管４６を設けることで、送気ホース９０内の圧抜きを実現できる。
【００４０】
本実施例においても、圧力検知手段６２からの検知信号によって、防消火作業前における送気ホース９０への空気の導入開始からの所定時間（初期導入時間）は、誘導流路管４２から空気を送気ホース９０に導入し、所定時間（初期導入時間）経過後は、誘導圧力よりも高い圧力で空気を送気ホース９０に導入する。
【００４１】
本実施例における窒素富化空気防消火装置は、移動手段１に搭載される。移動手段１は、例えば自走できるトラック又は牽引で移動するトレーラーであり、窒素富化空気防消火装置を移動手段１に搭載することで、さまざまな場所での火災に対して機動的に対処できる。
【００４２】
送気ホース９０の他端は、防消火対象区画２に連結し、防消火対象区画２に窒素富化空気を導入する。本実施例によれば、さまざまな閉囲空間内の火災に対して機動的に対処できる。
【００４３】
本実施例の窒素富化空気防消火装置は、圧縮空気供給手段１１から供給される空気から微粒子を除去する濾過手段７１と、濾過手段７１の下流で窒素富化空気を生成する窒素分離手段７２と、窒素富化空気の濃度を変更する濃度調整手段７３とを備え、送気ホース９０には濃度調整手段７３で調整された窒素富化空気を導入することで、消火や防火の現場で必要な消火剤(窒素)を生産し、継続的に防護対象に注入することが可能となり、消火剤が使い切れとなる心配もない。
【００４４】
また、本実施例の窒素富化空気防消火装置は、窒素分離手段７２を、複数の窒素分離膜モジュールを配管で並列につないだ窒素分離膜モジュール群より構成し、各窒素分離膜モジュールに、それぞれの圧縮空気入口、窒素富化空気出口、及び酸素富化空気出口を有することで、例え個別の膜モジュールが破損しても、そのモジュールの出入り口のバルブを閉めることで、窒素分離手段７２を用いることができる。
【００４５】
発生した窒素富化空気を輸送する消防ホースに用いる結合金具には、圧力による自動ロック機能を備える結合金具が適している（特開2013-050143号公報）。日本の消防ホースのほとんどは町野式結合金具を使用している。従来の町野式結合金具は脱着しやすく操作性が優れた反面、不意離脱もしばしば起きる。窒素富化空気（圧縮空気）の輸送に使われる場合、このような不意離脱によって、ホースが激しく振れ、周囲の人に害を及ぼす可能性がある。従って、使用する結合金具には、圧力による自動ロック機能を備える結合金具であることが望ましい。
【００４６】
本実施例による窒素富化空気防消火装置の使用時には、移動手段１で作業場所に移動し、圧縮空気供給手段１１から得た圧縮空気を、濾過手段７１により固形や液体のミストを除去し、処理した圧縮空気を窒素分離膜ユニット７２に導入し、濃度調整手段７３を用いて、所定の濃度の窒素富化空気を生成させ、その窒素富化空気を対象空間に注入することにより、出火防止や消火を実現する。
本実施例による窒素富化空気防消火装置を利用すれば、地震で損傷することがなく、さまざまな閉囲空間内の火災を機動的に対処でき、また、消火や防火の現場で必要な消火剤(窒素)を生産し、継続的に防護対象に注入することができ、消火剤の使い切れの心配もない。
【００４７】
窒素分離膜ユニット７２には、ポリイミド樹脂製の中空糸タイプの窒素分離膜モジュールが適している。複数の窒素分離膜モジュール（例えば5本）を配管で並列につないで窒素分離膜モジュールセットを構成し、さらに必要に応じて、複数の窒素分離膜モジュールセットを配管で並列につないで窒素分離膜モジュール群を構成する。
この並列配置によって、膜の通過面積を加減し、必要な窒素富化空気流量を実現できる。また、例え個別の膜モジュールが破損しても、そのモジュールの出入り口のバルブを閉めておけば、装置全体が問題なく使える。
【００４８】
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。
図４は、本発明のガスを用いた防消火装置を備えた窒素富化空気防消火装置の概略構成図である。なお、上記実施例と同一機能構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施例による窒素富化空気防消火装置は、除湿した圧縮空気を加熱するヒーター７５の熱源として、コンプレッサ１２から出た直後の圧縮空気を利用できる。コンプレッサ１２から出た直後の圧縮空気の温度は、環境温度＋65℃ほどあり、熱源として利用できる。
この方法によれば、コンプレッサ１２から出た直後の圧縮空気をガス流路管３０を通してヒーター７５の熱交換器に導入し、そこで除湿した空気と熱交換を行う。それによって、除湿した空気の温度が上がり、一方、未除湿空気の温度が下がる。熱交換器から出た未除湿空気をクーラー７４に導入して除湿した後、ヒーター７５の加熱部に導入して加熱する。
【００５０】
また、本実施例において、装備の電源が故障することなどの非常事態を想定し、濃度調整手段７３と送気バルブ４１とをバイパスする非常用回路３５を設け、この非常用回路３５に非常用手動バルブ３６を設ける。電源故障により濃度調整手段７３と送気バルブ４１が作動不能になった場合、手動で非常用手動バルブ３６を開放すれば、窒素富化空気を送り出すことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  圧縮ガス供給手段
１１  圧縮ガス（空気）供給手段
２０  吐出口
３０  ガス流路管
４０  圧力・流量調整手段
４１  送気バルブ
４２  誘導流路管
４３  誘導バルブ
４４  圧力・流量調整器
４４ａ  圧力調整器
４４ｂ  定流量器
５０  制御手段
５１  記憶手段
５２  演算手段
５３  計時手段
６１  入力手段
６２  圧力検知手段
６３  警告手段
９０  送気ホース
９１  吐出バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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