(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御機器を収納する空間を有する電気制御盤に設置され、前記空間にエアロゾルを噴出させるための開口部を有する容器と、
前記容器に収納され、燃焼により前記エアロゾルを発生させる消火剤と、
前記消火剤において前記開口部を臨む面に設けられ、所定の温度を超えると発火して前記消火剤に点火する発火剤と、
前記発火剤の前記開口部側の面を覆うとともに、前記消火剤において発生した前記エアロゾルを前記開口部側に通過させるスクリーンと、
を備えることを特徴とするエアロゾル消火デバイス。
【請求項２】
設置面に固定され、前記容器を着脱自在に装着するフランジ
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル消火デバイス。
【請求項３】
前記容器は、外側に突出する突出片を有し、
前記フランジは、前記突出片に係合する係合片を有すること、
を特徴とする請求項２に記載のエアロゾル消火デバイス。
【請求項４】
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１〜３のいずれかに記載のエアロゾル消火デバイス。
【請求項５】
電気制御機器と、請求項１〜４のうちのいずれかに記載のエアロゾル消火デバイスと、を内蔵すること、
を特徴とする電気制御盤。
【請求項６】
前記電気制御機器は、風力発電機のナセルに設置される位相制御用キャパシタであること、
を特徴とする請求項５に記載の電気制御盤。
【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ないし抑制することができるエアロゾル消火デバイス及びこれを用いた電気制御盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
消火薬剤を燃焼させてエアロゾルを発生させることで、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、例えば外筒、内筒、消火薬剤ペレット、電気式の点火具、２層の冷却材層、３個のスペーサのような多数の組立部品を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２３２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、上述したエアロゾル消火装置は、一定の収納スペースを必要とし、例えば風力発電機のナセル内に収納されるキャパシタ盤ケースのような、限られた空きスペースを有する電気制御盤への設置に適さない。また、上述したエアロゾル消火装置は、電源の供給が絶たれると作動しない。【０００５】
そこで、本発明は、電気制御盤の収納空間における限られた空きスペースに設置することができるとともに作動のために電源を必要としないエアロゾル消火デバイス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、電気制御機器を収納する空間を有する電気制御盤に設置され、前記空間にエアロゾルを噴出させるための開口部を有する容器と、前記容器に収納され、燃焼により前記エアロゾルを発生させる消火剤と、前記消火剤において前記開口部を臨む面に設けられ、所定の温度を超えると発火して前記消火剤に点火する発火剤と、を備えることを特徴とするエアロゾル消火デバイスを提供する。【０００７】
上記のような構成を有する本発明のエアロゾル消火デバイスは、前記発火剤を保護するように前記発火剤の前記開口部側の面を覆うスクリーンを更に備えること、が好ましい。【０００８】
上記のような構成を有する本発明のエアロゾル消火デバイスは、設置面に固定され、前記容器を着脱自在に装着するフランジを更に備えること、が好ましい。【０００９】
また、上記のような構成を有する本発明のエアロゾル消火デバイスでは、前記容器が、外側に突出する突出片を有し、前記フランジが、前記突出片に係合する係合片を有すること、が好ましい。【００１０】
また、上記のような構成を有する本発明のエアロゾル消火デバイスでは、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。【００１１】
また、本発明は、電気制御機器と、上記のいずれかに記載のエアロゾル消火デバイスと、を内蔵すること、を特徴とする電気制御盤を提供する。【００１２】
また、上記のような構成を有する本発明の電気制御盤では、前記電気制御機器が、風力発電機ナセルに設置される位相制御用キャパシタであること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電気制御盤の収納空間における限られた空きスペースに設置することができるとともに作動のために電源を必要としないエアロゾル消火デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るエアロゾル消火デバイスの概略を示す断面図である。
【図２】図１のエアロゾル消火デバイスにおいて本体をフランジから取り外した状態を示す断面図である。
【図３】図１のエアロゾル消火デバイスの動作を説明する図である。
【図４】図１のエアロゾル消火デバイスの設置環境の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のエアロゾル消火デバイス（エアロゾル発生自動消火装置）及びこれを用いた電気制御盤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。
【００１６】
［エアロゾル消火デバイスの設置場所］
図４を参照して、本実施形態に係るエアロゾル消火デバイスが設置される電気制御盤の一例としての風力発電機ナセル用キャパシタ盤を説明する。
【００１７】
図４に示すように、エアロゾル消火デバイス１は、風力発電機７０のナセル７１内に収納されるキャパシタ盤ケース７２内に設置される。キャパシタ盤ケース７２は、複数のキャパシタ７３を縦横に整列させた状態で収容する直方体状の容器である。キャパシタ盤ケース７２における閉じた収納空間には、複数のキャパシタ７３とキャパシタ盤ケース７２の天板との間に僅かな空きスペース７４がある。ここで、キャパシタ盤ケース７２における閉じた収納空間は、密閉されている必要はなく、隙間があってもよい。また、複数のキャパシタ７３は、風力発電機７０で発電された電力の位相制御（遅相）のために設置される。
【００１８】
エアロゾル消火デバイス１は、このような空きスペース７４に設けられるため、後述するように従来に比して非常にコンパクトである。エアロゾル消火デバイス１は、放射するエアロゾルが複数のキャパシタ７３の全てをカバーするように、例えばキャパシタ盤ケース７２の天板の内面に固定されるなどして、空きスペース７４に設置される。エアロゾル消火デバイス１は、消火対象物に応じて複数設けられてもよい。
【００１９】
ただし、エアロゾル消火デバイス１の設置場所は、上記の風力発電機に限られない。他の設置場所の例は、原子力発電所、地熱発電所、コンピュータサーバルーム、家庭用蓄電池、大型配電盤、制御盤、観覧車などの高所遊具のような、発火源のある場所である。
また、発火源は、キャパシタ盤に限られない。例えば変成器、遮断器、開閉器、位相制御（進相）用インダクタのような、電気を制御する機器及び素子（以下、電気制御機器という）にエアロゾル消火デバイス１が適用されてもよい。この種の電気制御機器に使用される絶縁用オイルが例えば落雷に伴う過熱によって蒸発して発火したり、電気制御機器自体が例えば接触不良に伴う過熱によって発火したりすることがあり、このような火炎を抑止するためにエアロゾル消火デバイス１が利用される。
【００２０】
［エアロゾル消火デバイスの構成］
上述した環境に適用されるエアロゾル消火デバイス１について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００２１】
＜全体構成＞
図１に示すように、エアロゾル消火デバイス１は、いわゆる扁平形状であり、本体２とフランジ３とを含んで構成される。フランジ３は、例えば上述したキャパシタ盤ケース７２の天板のような、設置面３０に取り付けられ、本体２を着脱自在に装着することができる。以下、これら構成要素を順に説明する。
【００２２】
本体２は、図１に示すように容器４、消火剤５、発火剤６、及びスクリーン７を含む。
【００２３】
容器４は、短い筒状を呈し（即ち、径が高さ（長さ）より大きく）、消火剤５、発火剤６及びスクリーン７を収納する。容器４は、例えば鉄やステンレス鋼のような金属で形成されるが、求められる強度及び耐熱性を備える限り他の素材で形成されてもよい。
【００２４】
容器４は、エアロゾルを噴出させるための開口部１１を一方の端部に、外側に突出する突出片１２を他方の端部に、それぞれ有する。開口部１１の径は、容器４に収納される消火剤５、発火剤６及びスクリーン７が開口部１１から脱落しないように、容器４の内径より小さい。突出片１２は、フランジ３の係合片１３と係合するように、容器４の外周面に複数設けられる。
【００２５】
消火剤５は、容器４に収納され、燃焼によりエアロゾルを発生させる薬剤である。本実施形態では、消火剤５は、円盤状乃至は円柱状を呈している。
消火剤５は、塩素酸カリウムとエアロゾル発生成分とを含む非火薬の組成物でもよいし、火薬組成物でもよい。消火剤５の組成については追って述べる。
【００２６】
発火剤６は、消火剤５における開口部１１側の面を覆うように設けられ、所定の温度を超えると発火して消火剤５に点火する。本実施形態では、２００℃付近で化学反応を開始して発火してもよい。ここでは、発火剤６は、消火剤５より薄く形成され、シート状ないし板状を呈している。発火剤６は、消火剤５の開口部１１側の面を全面的に覆ってもよいし、部分的に覆ってもよい。
発火剤６の組成は、例えばニトロセルロースあるいはそれを含む組成物である。
【００２７】
スクリーン７は、発火剤６を例えばキャパシタ７４との接触から保護するように発火剤６における開口部１１側の面を覆い、かつ発火剤６の発火によりエアロゾル（白煙）を放出し得る部材である。スクリーン７は例えば金網であり、発火剤６を覆いつつ、消火剤５において発生したエアロゾルを開口部１１側へ通過させることができる。スクリーン７はまた、消火剤５及び発火剤６が開口部１１から脱落することを防止している。スクリーン７の厚みは、例えば発火剤６の厚みと同程度である。
【００２８】
このような構成を有する本体２は、容器４の突出片１２を介してフランジ３に着脱自在に装着される。
フランジ３は、設置面３０に取り付けられる円盤状の部材であり、本体２を着脱自在に装着する。フランジ３は、本実施形態では両面テープ１４によって設置面３０に固定されているが、例えば接着剤、ねじのような他の固定手段によって設置面３０に固定されてもよい。フランジ３は、例えば鉄やステンレス鋼のような金属から形成されるが、求められる強度及び耐熱性を備える限り他の素材で形成されてもよい。
【００２９】
フランジ３は、容器４の突出片１２と係合するための係合片１３を有する。したがって、図１のように本体２がフランジ３に装着された状態においては、突出片１２は、係合片１３によって、設置面３０から遠ざかる方向への移動を規制される。その結果、本体２のフランジ３への装着状態が維持される。
本体２をフランジ３から取り外すためには、例えば図２に矢印Ａで示すように本体２をフランジ３に対して回転させることで突出片１２と係合片１３との係合を解除し、その後に本体２をフランジ３から遠ざければよい。
【００３０】
このような構成を有するエアロゾル消火デバイス１の寸法は、例えば、本体２の外径７０ｍｍ、本体２及びフランジ３を含めた厚み（つまり、設置面３０からの幅）３５ｍｍである。このとき、消火剤５の重量は１００ｇほどである。ただし、消火剤５を含めた本体２の寸法は、要求される消火剤５の作動量及び作動時間に応じて適宜変更されてよい。
【００３１】
このようにエアロゾル消火デバイス１は小型であり、僅かな空きスペースに取り付けることが可能である。また、例えば図４のように、求められる消火性能や消火範囲に応じて複数のエアロゾル消火デバイス１が設置されてもよい。
【００３２】
＜消火剤組成物＞
本実施形態で用いられる消火剤組成物について説明する。消火剤組成物としては、火薬の分類に属するものも属しないものも、種々のものを用いることができる。
【００３３】
本実施形態における消火剤は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。なかでも、エアロゾルを発生させて消火するという本発明の効果をより確実に得られるという観点から、カルボキシルメチルセルロースナトリウムが特に好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。なかでも、本発明の効果をより確実に得られるという観点から、塩素酸カリウムが特に好ましい。
【００３８】
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％
【００３９】
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。
【００４０】
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。なかでも、本発明の効果をより確実に得られるという観点から、酢酸カリウム又はクエン酸三カリウムが特に好ましい。
【００４１】
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、特に好ましくは１０〜１００質量部である。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
更に、本実施形態の消火剤組成物は、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、より確実に消火性能を発揮するという観点から好ましい。なお、上記のＡ成分、Ｂ成分及びＣ成分の組合せ及び配合割合を調整することによって、上記吸熱ピーク総量を制御できるが、Ａ成分にカルボキシルメチルセルロースナトリウム、Ｂ成分に塩素酸カリウム、Ｃ成分に酢酸カリウム又はクエン酸三カリウムを用いる場合に、より確実に上記吸熱ピーク総量を上記の範囲に制御できる。
【００４５】
［エアロゾル消火デバイスの動作］
図３を参照して、エアロゾル消火デバイス１の動作を説明する。図３では、エアロゾル消火デバイス１が設置されている収納容器及び収納物（図４の例におけるキャパシタ盤ケース７２及び複数のキャパシタ７３）は省略されている。また、図３では、エアロゾル消火デバイス１は、火元となる収納物に対して開口部１１を向けるように設置されているものとする。
【００４６】
図３（ａ）のように、エアロゾル消火デバイス１は、収納容器内に火気がない場合には発動しない。換言すれば、エアロゾル消火デバイス１は、発生しているかどうかを監視しているとも言える。
【００４７】
図３（ｂ）のように例えば収納物から火災５０が発生し、発火剤６の温度が所定の温度（例えば２００℃）に達すると、発火剤６が発火して火種５１が生じ、消火剤５に点火する。発火剤６は、温度センサの役割と点火具の役割とを兼ね備えていると言える。
【００４８】
消火剤５に着火すると、図３（ｃ）のように、消火剤５は燃焼によりエアロゾル５２を発生させる。発生したエアロゾル５２は開口部１１から火炎５０に向かって噴出する。すると、上述したエアロゾル５２の消火作用により、火炎５０が消火ないし抑制される。
【００４９】
［本実施形態の効果］
以上のように、エアロゾル消火デバイス１は小型であるから、電気制御盤の収納空間における僅かな空きスペースに設置することが可能である。
また、エアロゾル消火デバイス１は、火災の検知及び消火剤への点火のために外部電源を必要としないから、停電時でも動作可能である。したがって、例えば落雷によって発生した火災に対して迅速に消火動作を行うことができる。
【００５０】
エアロゾル消火デバイス１では、本体２がフランジ３に着脱自在に装着されるから、本体２を容易に交換することができる。また、日常的な整備は不要である。したがって、保守・点検作業を軽減させることができる。
【００５１】
消火剤５の形状及び量を変更することで、消火剤５の作動量及び作動時間を容易に調節することができる。よって、ニーズに応じた消火剤５の放射が可能である。
【００５２】
消火剤５はカリウム化合物であり、人体に安全である。また、消火剤５の放射後に、例えばＡＢＣ粉末による消火のように清掃を必要としない。更に、例えば高膨泡による消火のように、設置機器（図４の例ではキャパシタ）の短絡などの２次被害を防止することができる。したがって、消火後に短時間で設備を復旧させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・エアロゾル消火デバイス、
２・・・本体、
３・・・フランジ、
４・・・容器、
５・・・消火剤、
６・・・発火剤、
７・・・スクリーン、
１１・・・開口部、
７０・・・風力発電機、
７１・・・ナセル、
７２・・・キャパシタ盤ケース、
７３・・・キャパシタ。
【図１】
0006568316.tif 000002
【図２】
0006568316.tif 000003
【図３】
0006568316.tif 000004
【図４】
0006568316.tif 000005