(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されたガス消火剤が貯留される容器本体と、容器本体の開口部に装着されて該開口部を開放状態または閉止状態に制御する容器弁であって、外部から供給されるガス圧によって動作して該開口部を開放状態にする容器弁とを備える消火剤貯留容器と、
前記容器弁を開放動作させるための起動用ガスが貯留される起動用ガス貯留容器と、
前記起動用ガス貯留容器内の前記起動用ガスを、前記起動用ガス貯留容器から前記容器弁に導く起動用ガス流路を形成する起動用ガス輸送管と、
前記消火剤貯留容器内の加圧された前記ガス消火剤を、前記消火剤貯留容器から、建物内の壁によって区画された消火対象区画へ導く消火剤流路を形成する消火剤輸送管と、
前記消火剤輸送管に接続され、前記ガス消火剤を前記消火対象区画へ噴出させる噴出口を有する噴出ヘッドと、を含み、
前記消火剤貯留容器に貯留された予め定められる量の前記ガス消火剤が、前記噴出ヘッドから噴射されて噴出完了するまでに、第１の時間を要するガス消火設備であって、
前記消火剤輸送管には、ガス噴出時間調整手段であって、該ガス噴出時間調整手段の流路断面積を、前記消火剤輸送管の流路断面積よりも減少させ、前記噴出完了するまでに要する時間を長くするガス噴出時間調整手段とを含み、
前記ガス噴出時間調整手段は、前記噴出完了するまでの時間を、前記第１の時間から、前記第１の時間よりも長い第２の時間に調整可能であることを特徴とするガス消火設備。
【請求項２】
前記ガス噴出時間調整手段は、前記消火剤輸送管の途中に介在される可変オリフィスであることを特徴とする請求項１に記載のガス消火設備。
【請求項３】
前記ガス噴出時間調整手段は、前記消火剤貯留容器に容器弁として接続される流量制御弁であることを特徴とする請求項１に記載のガス消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災発生時に、建物の消火対象区画内に窒素ガスなどの不活性ガスを消火剤として放出することによって、消火対象区画内の酸素濃度を低下させて消火するガス消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮した不活性ガスを消火剤として用いるガス消火設備は、加圧ガス供給設備などを必要としないから簡単な構成にできる。消火剤が圧縮ガスであるので、消火対象区画に勢いよく噴出させて、消火対象区画内の空間全体へ容易に拡散させることができ、水や薬液を用いる場合と比べて汚損のおそれがなく、通電中の電機設備にも使用できる利点がある。消火剤として用いられる不活性ガスには、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アルゴンガスと窒素ガスとの混合物、アルゴンガスと窒素ガスと二酸化炭素ガスとの混合物などがある。
【０００３】
図５は、従来のガス消火設備１００の一例を示すものである。このガス消火設備１００は、ガス消火剤として不活性ガスが圧縮状態で充填された消火剤貯留容器１０１と、これに装着される容器弁１０１ａと、容器弁１０１ａを開放動作させる起動用ガスとして圧縮された二酸化炭素ガスなどが充填された起動用ガス貯留容器１０２と、起動用ガス貯留容器１０２に装着される起動弁１０２ａと、起動用ガス貯留容器１０２の起動用ガスを消火剤貯留容器１０１の容器弁１０１ａに導く起動用ガス輸送管１０３と、消火剤貯留容器１０１の容器弁１０１ａに接続され、消火剤貯留容器１０１内のガス消火剤を消火対象区画である部屋Ｒ１へ導く消火剤輸送管１０５と、消火剤輸送管１０５に設けられる開閉弁１０４と、消火剤輸送管１０５に接続され、ガス消火剤を部屋Ｒ１内へ噴出させる噴出ヘッド１０６とを含んで構成される。
【０００４】
このような構成のガス消火設備１００は、たとえば特許文献１（図５参照）に記載されている。
【０００５】
前記ガス消火設備１００は、火災の発生が部屋Ｒ１に設置される図示しない火災検出器によって検出されると、図示しない制御装置が、起動弁１０２ａおよび開閉弁１０４を開放動作させる。起動用ガス貯留容器１０２内の起動用ガスは、起動用ガス輸送管１０３を通じて消火剤貯留容器１０１の容器弁１０１ａに供給され、容器弁１０１ａを開放動作させる。
【０００６】
容器弁１０１ａが開放されると、消火剤貯留容器１０１内のガス消火剤が、消火剤輸送管１０５を通じて、消火対象区画の部屋Ｒ１まで供給され、噴出ヘッド１０６から噴出して、部屋Ｒ１内の酸素濃度を低下させ、消火効果を発揮する。
【０００７】
ガス消火剤は、消火剤貯留容器１０１に高圧で充填されているので、部屋Ｒ１内へ勢いよく噴出される。特許文献１では、消火剤貯留容器１００にガス消火剤として充填される窒素ガスの圧力は、４０°Ｃで約１５０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ（約１４．７ＭＰａ）程度とされ、起動用ガス貯留容器１０２に起動用ガスとして充填される二酸化炭素ガスの圧力は、４０°Ｃで約１１０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ（約１０．８ＭＰａ）程度とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４０１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ガス消火設備１００を設置するにあたっては、部屋の容積に基づいて定められる量のガス消火剤を、予め定められる時間内に噴出させる必要があることが、消防法施行規則によって規定されている。従来のガス消火設備１００は、消火剤貯留容器１０１の設置数を増やすことによって、消火剤貯留容器１０１内からガス消火剤を噴出させるときの噴出流量が減少するのを防止し、所定時間内に必要量のガス消火剤が確実に消火対象区画の部屋Ｒ１に噴出されるように設計される。そのため、消火対象区画の部屋Ｒ１の容積が物品の導入などによって低減されたとき、その部屋に大量のガス消火剤が短時間に流入されると、部屋の気圧が急激に上昇し、部屋Ｒ１を構成する構造物や、部屋Ｒ１内に設置されている器物に悪影響を与えるおそれがある。
【００１０】
たとえば図５に示すように、部屋Ｒ１にガス消火設備１００を設置した後に、部屋Ｒ１内に、壁パネルやパーティションなどのそれほど堅牢ではない壁部材１１０によって区画された部屋Ｒ２を構築した場合、ガス消火剤を噴出させたときに、部屋Ｒ１の気圧が上昇し、部屋Ｒ２との間に生じる差圧によって、部屋Ｒ２の壁部材１１０に悪影響を与えるおそれがある。また、部屋Ｒ２を構築する前と比べて、部屋Ｒ１内の有効な容積が、部屋Ｒ２の容積分だけ減じるから、ガス消火剤の噴出時の気圧上昇度合いが大きくなることによって、部屋Ｒ１を区画している壁部材１２０や天井部材に悪影響を与えるおそれがある。部屋Ｒ１に密閉度の高いキャビネットなどの家具１３０が設置されている場合は、部屋Ｒ１の気圧上昇によって、家具１３０の扉などに悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、噴出ヘッド１０６から噴出されるガス消火剤の噴出速度が大きいため、ガス消火剤の気流によって、部屋Ｒ１内の比較的軽量な物品を飛散させるおそれがあるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来の問題点を解決し、ガス消火剤の噴出による気圧の過大な上昇を抑制して、器物の損壊や飛散を防止できるガス消火設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、加圧されたガス消火剤が貯留される容器本体と、容器本体の開口部に装着されて該開口部を開放状態または閉止状態に制御する容器弁であって、外部から供給されるガス圧によって動作して該開口部を開放状態にする容器弁とを備える消火剤貯留容器と、
前記容器弁を開放動作させるための起動用ガスが貯留される起動用ガス貯留容器と、
前記起動用ガス貯留容器内の前記起動用ガスを、前記起動用ガス貯留容器から前記容器弁に導く起動用ガス流路を形成する起動用ガス輸送管と、
前記消火剤貯留容器内の加圧された前記ガス消火剤を、前記消火剤貯留容器から、建物内の壁によって区画された消火対象区画へ導く消火剤流路を形成する消火剤輸送管と、
前記消火剤輸送管に接続され、前記ガス消火剤を前記消火対象区画へ噴出させる噴出口を有する噴出ヘッドと、を含み、
前記消火剤貯留容器に貯留された予め定められる量の前記ガス消火剤が、前記噴出ヘッドから噴射されて噴出完了するまでに、第１の時間を要するガス消火設備であって、
前記消火剤輸送管には、ガス噴出時間調整手段であって、該ガス噴出時間調整手段の流路断面積を、前記消火剤輸送管の流路断面積よりも減少させ、前記噴出完了するまでに要する時間を長くするガス噴出時間調整手段とを含み、
前記ガス噴出時間調整手段は、前記噴出完了するまでの時間を、前記第１の時間から、前記第１の時間よりも長い第２の時間に調整可能であることを特徴とするガス消火設備である。
【００１３】
また本発明は、前記噴出時間調整手段が、前記消火剤輸送管の途中に介在される可変オリフィスであることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、前記噴出時間調整手段が、前記消火剤貯留容器に容器弁として接続される流量制御弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るガス消火設備は、起動用ガス貯留容器から起動用ガス輸送管を介して消火剤貯留容器の容器弁に起動用ガスが供給されると、容器弁が開放されて、消火剤貯留容器内のガス消火剤が消火剤輸送管に送出され、消火剤輸送管に送出されたガス消火剤が、消火対象区画へ導かれて噴出ヘッドから噴出される。前記ガス噴出時間調整手段は、前記噴出完了するまでの時間を、前記第１の時間から、前記第１の時間よりも長い第２の時間に調整するので、ガス噴出時に消火対象区画の部屋の急激な気圧上昇を抑制して、部屋の構造物や器物に悪影響が及ぶのを防止できる。また、ガス消火剤の噴出時間を長くすることによって、ガス消火剤の流速を低減させ、部屋内の物品がガス消火剤の気流で飛散しないようにすることができる。
【００１６】
また本発明によれば、噴出時間調整手段が、消火剤輸送管の途中に介在される可変オリフィスであるから、可変オリフィスを操作して、消火剤輸送管の流路断面積を変化させることによって、ガス消火剤の噴出時間を調整することができる。ガス消火剤の噴出時間を長くして、部屋の気圧上昇を緩和したいときは、可変オリフィスによって、消火剤輸送管の流路断面積を縮小すればよい。
【００１７】
また本発明によれば、噴出時間調整手段が、消火剤貯留容器に容器弁として接続される流量制御弁であるから、流量制御弁を操作して、消火剤貯留容器におけるガス消火剤を送出させる送出流路の断面積を変化させて、ガス消火剤の噴出時間を調整することができる。ガス消火剤の噴出時間を長くして、部屋の気圧上昇を緩和したいときは、流量制御弁によって、消火剤貯留容器の送出流路の断面積を縮小すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス消火設備１の全体構成を概略的に示す断面図である。
【図２】消火剤輸送管３の途中に介在される可変オリフィスの例を示すものであって、図２（Ａ）は多孔板式の可変オリフィス４０を示す断面図、図２（Ｂ）はニードル式の可変オリフィス４１を示す断面図、図２（Ｃ）はオリフィス４２を示す断面図である。
【図３】噴出ヘッド４のノズル５０の一例を示す断面図である。
【図４】噴出ヘッド４のノズル５１の一例を示す断面図である。
【図５】従来のガス消火設備１００の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るガス消火設備１の全体構成を概略的に示す断面図である。本実施形態のガス消火設備１は、たとえば多層階構造のコンクリート建築物である建物Ａに設置され、壁Ｗ、床Ｆおよび天井Ｃによって区画された複数（本実施形態では３）の消火対象区画である部屋Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に対し、火災の発生に応じて個別に、ガス消火剤を噴出可能に構成されている。なお、図示する部屋Ｄ１〜Ｄ３は、建物Ａの各階層の複数の部屋のうちの１つを模式的に示したものである。
【００２０】
本実施形態および後述の他の実施形態において、「下流側」は、消火剤貯留容器２から消火剤輸送管３を経て各噴出ヘッド４へ向かう消火剤の流れ方向をいうものとし、「上流側」は、「下流側」とは逆方向をいうものとする。
【００２１】
ガス消火設備１は、ガス消火剤が貯留される複数（本実施形態では６）の消火剤貯留容器２と、消火剤輸送管３と、部屋Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ごとにそれぞれ複数設置される噴出ヘッド４と、起動用ガス貯留容器５と、起動用ガス輸送管６と、複数（本実施形態では３）の起動装置７と、消火剤輸送管３に設けられ、消火剤輸送管３の消火剤流路を開閉する消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃとを含んで構成される。
【００２２】
消火剤輸送管３は、主配管３０と、主配管３０から分岐する分岐配管３１，３２，３３とを有し、各分岐配管３１，３２，３３には、主配管３０との接続部に消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃがそれぞれ設けられるともに、下流側に噴出ヘッド４が接続される。
【００２３】
起動装置７は、起動用ガス貯留容器５をそれぞれ備え、起動用ガス貯留容器５には、消火剤貯留容器２の容器弁２２に供給されて、容器弁２２を開放動作させるための起動用ガスが貯留される。
【００２４】
起動用ガス輸送管６は、起動用ガス貯留容器５内の起動用ガスを、起動用ガス貯留容器５から消火剤貯留容器２の容器弁２２に導く起動用ガス流路を形成する。また、消火剤輸送管３は、消火剤貯留容器２内に圧縮状態で貯留されたガス消火剤を、消火剤貯留容器２から部屋Ｄ１〜Ｄ３の各噴出ヘッド４へ導く消火剤流路を形成する。
【００２５】
消火剤貯留容器２は、容器本体２１と、容器弁２２とを備える。容器本体２１は、圧力容器から成る。容器本体２１の頂部には、開口部が形成され、この開口部に容器弁２２が着脱可能に接続される。容器弁２２は、容器本体２１の開口部の開口を気密に閉塞して、容器本体２１内に密閉された貯留空間を形成する。この貯留空間に、ガス消火剤が圧縮状態で充填されて貯留される。容器弁２２は、起動装置７の起動用ガス貯留容器５から起動用ガスが供給されることによって動作して、開口部を開放状態にする。
【００２６】
各容器本体２１は、内部の貯留空間に、ガス消火剤が、所定の圧力で圧縮された状態で充填され、たとえばボンベ室１９に収容される。ボンベ室１９に収容される消火剤貯留容器２におけるガス消火剤の貯留量は、部屋Ｄ１〜Ｄ３において発生した火災を消火するのに必要な量とされる。本実施形態では、６本の消火剤貯留容器２を設置することによって、十分な量のガス消火剤を確保している。
【００２７】
消火剤貯留容器２には、内部に充填されるガス消火剤の圧力に耐えうる耐圧性を有する容器本体２１が用いられる。本実施形態では、消火剤貯留容器２の内部に充填されるガス消火剤の圧力は、たとえば３０ＭＰａ程度である。したがって、容器本体２１としては、３０ＭＰａ以上の許容圧力を有する圧力容器が用いられている。
【００２８】
消火剤貯留容器２に充填されるガス消火剤としては、消火作用を有する不活性ガスであれば特に限定されないが、たとえば窒素、二酸化炭素、希ガスと窒素との混合物、希ガスと窒素と二酸化炭素との混合物などを用いることができる。これらのうち、高圧でも液化しない窒素ガス、または希ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いるのが好ましい。起動用ガスには、たとえば窒素ガスや二酸化炭素ガスなどを用いることができる。
【００２９】
消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃは、たとえば電磁開閉弁によって実現され、火災感知器または手動起動装置からの入力信号に応答して出力される制御装置１３の開閉指令信号によって、開閉動作が制御される。制御装置１３は、本実施形態ではコンピュータによって実現されるが、シーケンス制御装置によって実現されてもよい。さらには、起動装置７からのガス圧によって、消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃが開放されるように構成してもよい。
【００３０】
制御装置１３は、建物Ａの各部屋Ｄ１〜Ｄ３の壁面および天井部などに設置される図示しない火災感知器または手動起動装置からの起動信号が入力されると、その起動信号に応答して起動装置７を動作させ、起動用ガス貯留容器５から起動用ガス輸送管６を通じて、各消火剤貯留容器２の容器弁２２に起動用ガスが供給される。そして、起動用ガスのガス圧で容器弁２２が開放動作することによって、消火剤貯留容器２の開口部が開放状態となり、ガス消火剤が消火剤輸送管３へ送出される。制御装置１３は、起動装置７の動作と同時に、火災を検知した部屋Ｄ１〜Ｄ３に対応する、いずれかの消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃを開放する。ガス消火剤は、消火剤流路開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃの開閉動作によって決定されたいずれかの分岐配管３１，３２，３３を通じて、目的とするいずれかの部屋Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３に到達し、噴出ヘッドから噴出される。ガス消火剤は、膨張圧によって勢いよく噴出し、部屋Ｄ１〜Ｄ３のいずれか１つまたは複数の空間を充満し、部屋空間を低酸素状態とすることによって、火災の消火および鎮火を行う。
【００３１】
ガス消火設備１は、部屋Ｄ１〜Ｄ３の容積に応じて定められる所定量Ｖのガス消火剤を、予め定められる所定時間Ｔ内に部屋Ｄ１〜Ｄ３へ噴出できることが必要とされる。そこで、所定量Ｖのガス消火剤を確実に所定時間Ｔ以内に噴出完了できるようにするため、所定量Ｖのガス消火剤の噴出を、たとえば所定時間Ｔの半分の時間で完了できるように設計される場合がある。このような場合、部屋に大量のガス消火剤が短時間に流入するから、部屋Ｄ１〜Ｄ３の気圧上昇が急激であり、部屋の構造物や器物に悪影響を与えるおそれがあった。
【００３２】
本実施形態では、部屋の構造や環境に応じて、噴出ヘッド４から噴出されるガス消火剤の所定量Ｖが噴出完了するまでの時間を変化させるガス噴出時間調整手段１０を設けて、部屋Ｄ１〜Ｄ３の気圧上昇を緩和する。
【００３３】
ガス噴出時間調整手段１０は、消火剤貯留容器２から、消火剤輸送管３を通じて、噴出ヘッド４に至る消火剤流路に設けられる。ガス噴出時間調整手段１０を設ける消火剤流路上の位置について制限はないが、必要に応じて調整作業を行うことが容易な位置とすることが望ましい。たとえば、消火剤貯留容器２が収容されるボンベ室１９の内部またはその近傍や、各部屋Ｄ１〜Ｄ３から調整作業が可能なように、噴出ヘッド４の近傍とすることが考えられる。
【００３４】
図２は、ガス噴出時間調整手段１０として、消火剤輸送管３の途中に可変オリフィスを介在させた例を示すものであって、図２（Ａ）は多孔板式の可変オリフィス４０を示す断面図、図２（Ｂ）はニードル式の可変オリフィス４１を示す断面図、図２（Ｃ）はオリフィス４２を示す断面図である。
【００３５】
図２（Ａ）に示す可変オリフィス４０は、２枚の多孔板４０ａ，４０ｂを用いるものであって、一方の多孔板４０ａを消火剤輸送管３に固定し、他方の多孔板４０ｂを、固定の多孔板４０ａの表面に対し、密接状態で、摺動できるように構成したものである。
【００３６】
かかる構成により、移動可能な多孔板４０ｂを摺動させることにより、２つの多孔板４０ａ，４０ｂそれぞれに形成した透孔４０ｃの重なり状態を調整して、流路断面積を変化させることができる。流路断面積を減少させることによって、所定量Ｖのガス消火剤を噴出完了させるのに要する時間を長くして、ガス消火剤の噴出時の気圧上昇を抑制することができる。
【００３７】
図２（Ｂ）に示す可変オリフィス４１は、円錐状の先端を有し、消火剤輸送管３の軸線に沿って進退可能なニードル４１ａと、ニードル４１ａの先端の円錐面と密接可能な着座面を有する着座部４１ｂとで構成したものである。着座部４１ｂの中心部には流路が形成されている。ニードル４１ａを進退移動させて、着座部４１ｂとの離隔距離Ｌを調整することで、流路断面積を変化させることができる。ニードル４１ａを着座部４１ｂに接近させることによって、流路断面積を減少させ、所定量Ｖのガス消火剤を噴出完了させるのに要する時間を長くして、ガス消火剤の噴出時の気圧上昇を抑制することができる。
【００３８】
図２（Ｃ）は、消火剤輸送管３の途中に、流路断面積Ｓを、消火剤輸送管３の流路断面積よりも縮小したオリフィス４２を介在させた例を示すものである。この例では、流路断面積Ｓが異なる複数のオリフィスを準備し、所定量Ｖのガス消火剤を噴出完了させる時間に応じて、最適な流路断面積Ｓを有するオリフィス４２を選択すればよい。
【００３９】
ガス噴出時間調整手段１０は、噴出ヘッド４を構成するノズルを変更することによっても実現できる。図３は噴出ヘッド４のノズル５０の一例を示す断面図、図４はノズル５１の他の例を示す断面図である。
【００４０】
図３に示すように、消火剤輸送管３に接続される噴出ヘッド４は、消火剤輸送管３の噴出口部３ａに取着されるノズル５０を含む。本実施形態は、ノズル５０の先端を多数の開孔５０ａを有する形状とすることによって、流路断面積を減少させている。
【００４１】
図４の実施形態は、消火剤輸送管３の噴出口部３ａに取着されるノズル５１の開口部５１ａの口径を、消火剤輸送管３の噴出口部３ａの口径よりも小さくすることによって、流路断面積を縮小している。
【００４２】
ガス噴出時間調整手段１０は、消火剤貯留容器２に接続される容器弁２２を、流量制御弁とすることによっても、実現することが可能である。
【００４３】
ガス噴出時間調整手段１０は、消火剤貯留容器２から所定量Ｖのガス消火剤の噴出を完了させるのに要する時間を長くする場合に、予め定められる所定時間Ｔを超えないようにすることが望ましい。たとえば、ガス消火設備１が、当初、予め定められる所定時間Ｔの半分の時間で、所定量Ｖのガス消火剤を噴出完了できるように設計されている場合に、ガス消火剤の噴出時間を所定時間Ｔまで延長すればよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  ガス消火設備
２  消火剤貯留容器
３  消火剤輸送管
４  噴出ヘッド
５  起動用ガス貯留容器
６  起動用ガス輸送管
７  起動装置
８ａ，８ｂ，８ｃ  消火剤流路開閉弁
１３  制御装置
２１  容器本体
２２  容器弁
３０  主配管
３１，３２，３３  分岐管
Ａ  建物
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  消火対象区画
【図１】
0006400365.tif 000002
【図２】
0006400365.tif 000003
【図３】
0006400365.tif 000004
【図４】
0006400365.tif 000005
【図５】
0006400365.tif 000006