(57)【要約】      （修正有）【課題】気泡を含む消火用水を準備する水槽が不要で、ヘッドから放水した後の気泡を充分な時間に亘り維持して消火性能を高めると共にバブル発生の適否を確認可能とする。【解決手段】消火設備は、火災時に消火ポンプ１０からの加圧消火用水に不活性ガスを混合器３６で混合し、分岐管２６に接続された閉鎖型ヘッド３０から散水させる。混合器３６から閉鎖型ヘッド３０までの間にバブル発生装置４０を設け、１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生し、バブルを含む消火用水を閉鎖型ヘッド３０から散水する。試験装置９０はバブル発生装置４０により発生したバブルを含む消火用水に含まれるガス量を計測する。試験装置９０は、バブルを含む消火用水を透明な採取容器９２に採取して静定することでガスと水に分離させ、それぞれの量を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火災時に、消火ポンプにより加圧供給される消火用水に所定のガスを混合器で混合し、分岐管に接続されたヘッドから散水させ、前記混合器から前記ヘッドまでの間に、数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生するバブル発生装置を設けた消火設備に於いて、
前記バブル発生装置により発生したバブルを含む消火用水に含まれるガス量を計測する試験装置を設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項２】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記試験装置は、前記バブル発生装置により発生したバブルを含む消火用水を採取すると共に採取した消火用水を静定して不活性ガスと消火用水に分離させてそれぞれの量を計測可能とすることを特徴とする消火設備。
【請求項３】
請求項２記載の消火設備に於いて、前記試験装置は、
内部容量を測定する目盛を備えた透明な採取容器と、
前記差異種容器に前記バルブ発生装置を通過した消火用水を導入する入口弁と、
前記採取容器から消火用水を排出させる出口弁と、
を備えたことを特徴とする消火設備。
【請求項４】
請求項３記載の消火設備に於いて、前記試験装置は、前記分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管に、三方切替弁を介して前記入口弁を接続すると共に、前記出口弁の２次側を、前記三方切替弁の２次側排水管に接続したことを特徴とする消火設備。
【請求項５】
請求項３記載の消火設備に於いて、前記試験装置は、前記分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管の途中に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項６】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記試験装置は、前記分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管から採取した消火用水の溶存濃度を測定する溶存濃度計であることを特徴とする消火設備。
【請求項７】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置を前記ヘッドの立下り配管毎に設けた場合、他のバブル発生装置を前記試験装置に至る分岐管の１次側に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項８】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記前記バブル発生装置を前記ヘッドの手前となる前記分岐管の途中に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項９】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記混合器を前記消火ポンプの２次側に接続した給水本管に設け、前記前記バブル発生装置を前記混合器の２次側の給水本管に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項１０】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記混合器を前記消火ポンプの１次側に接続した吸込み配管に設け、前記前記バブル発生装置を前記混合器の２次側の吸込み配管に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項１１】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記消火ポンプの２次側の給水本管の途中に前記混合器を設けると共に、混合器の２次側の給水配管に攪拌ポンプを設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項１２】
請求項１１記載の消火設備に於いて、前記攪拌ポンプをバイパスする仕切弁を備えたバイパス配管を設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置は、
螺旋水流を形成するガイドベーンと、
前記ガイドベースにより形成された螺旋水流をせん断してバブルを発生するカッターと、
を備えたことを特徴とする消火設備。
【請求項１４】
請求項１３記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置のカッターは、本体管内周壁から中心に向けて起立した突起部材を軸方向にスパイラル状に配置したことを特徴とする消火設備。
【請求項１５】
請求項１３記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置のカッターは、本体内の軸方向に支持部材を配置し、前記支持部材の外周に突起部材を起立して軸方向にスパイラル状に配置したことを特徴とする消火設備。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置は、本体内に配置され、渦流を発生するタービンブレードを外周に形成したタービン翼型ノズルを備え、前記タービン翼型ノズルにより発生された渦流を流入路の絞り込みにより渦破壊して数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させることを特徴とする消火設備。
【請求項１７】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置は、本体内に配置され、螺旋水流を形成するガイドベーンを備え、前記ガイドベーンにより発生された渦流を流入路の絞り込みにより渦破壊して数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させることを特徴とする消火設備。
【請求項１８】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記バブル発生装置は、本体内に配置され、異なる方向の螺旋水流を形成するガイドベーンを複数並べて数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させることを特徴とする消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスの微細バブルを含む消火用水をヘッドから散水して消火する消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次側配管にマイクロバブルを含んだ消火用水を加圧供給してヘッドから散水する消火設備が知られている。
【０００３】
この消火設備にあっては、マイクロバブル発生装置により窒素ガスと水を高速で混合させて気泡径が１０μｍを超える数１０μｍくらいまでの微細気泡であるマイクロバブルを発生し、発生したマイクロバブルを水槽に供給し、火災時にポンプにより水槽の消火用水を流水検知装置の２次配管に接続した火災により作動した消火ヘッドに供給して放水するようにしている。
【０００４】
このように窒素ガスを封入したマイクロバブルを含む水をヘッドから散水することにより、水の冷却効果に加えて窒素ガスの窒息効果によって火災を消火することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなマイクロバブルを含む水をヘッドから散水する消火設備にあっては、水槽内のマイクロバブルが表面に浮き上がって消滅するのを防止するために水槽内の消火用水を循環ポンプの運転で常に循環されている必要があり、維持管理に手間と費用がかかるという問題がある。
【０００７】
また、水槽内に形成したマイクロバブルが均一に水槽内に分布できるとは限らず、ヘッドから理想とするマイクロバブルを含む水を常に継続して散水できる保証がない。
【０００８】
本発明は、気泡を含む消火用水を準備する水槽が不要で、ヘッドから放水した後の気泡を充分な時間に亘り維持して消火性能を高めると共にバブル発生の適否を確認可能とする消火設備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】
【０００９】
本発明は、火災時に、消火ポンプにより加圧供給される消火用水に所定のガスを混合器で混合し、分岐管に接続されたヘッドから散水させ、前記混合器から前記ヘッドまでの間に、数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生するバブル発生装置を設けた消火設備に於いて、
バブル発生装置により発生したバブルを含む消火用水に含まれるガス量を計測する試験装置を設けたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、試験装置は、バブル発生装置により発生したバブルを含む消火用水を採取すると共に採取した消火用水を静定して不活性ガスと消火用水に分離させてそれぞれの量を計測可能とする。
【００１１】
試験装置は、
内部容量を測定する目盛を備えた透明な採取容器と、
採取容器にバルブ発生装置を通過した消火用水を導入する入口弁と、
採取容器から消火用水を排出させる出口弁と、
を備える。
【００１２】
試験装置は、分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管に、三方切替弁を介して入口弁を接続すると共に、出口弁の２次側を、三方切替弁の２次側排水管に接続する。
【００１３】
試験装置は、分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管の途中に固定設置しても良い。
【００１４】
試験装置は、分岐管の末端に設けた末端試験弁の２次側排水管から採取した消火用水の溶存濃度を測定する溶存濃度計としても良い。
【００１５】
バブル発生装置をヘッドの立下り配管毎に設けた場合、バブル発生装置を試験装置に至る分岐管の１次側にも設ける。また、バブル発生装置をヘッドに一体に組み込んでも良い。また、バブル発生装置をヘッドの手前となる分岐管の途中に設けても良い。
【００１６】
混合器を消火ポンプの２次側に接続した給水本管に設け、バブル発生装置を混合器の２次側の給水本管に設ける。
【００１７】
混合器を消火ポンプの１次側に接続した吸込み配管に設け、バブル発生装置を混合器の２次側の吸込み配管に設ける。
【００１８】
消火ポンプの２次側の給水本管の途中に混合器を設けると共に、混合器の２次側の給水配管に攪拌ポンプを設ける。攪拌ポンプをバイパスする仕切弁を備えたバイパス配管を設ける。
【００１９】
バブル発生装置は、
螺旋水流を形成するガイドベーンと、
ガイドベーンにより形成された螺旋水流をせん断して数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生するカッターと、
を備える。
【００２０】
バブル発生装置のカッターは、本体内周壁から中心に向けて起立した突起部材を軸方向にスパイラル状に配置する。またバブル発生装置のカッターは、本体中心の軸方向に支持部材を配置し、支持部材の外周に突起部材を起立して軸方向にスパイラル状に配置しても良い。
【００２１】
バブル発生装置は、本体内に配置され、渦流を発生するタービンブレードを外周に形成したタービン翼型ノズルを備え、タービン翼型ノズルにより発生された渦流をヘッド流入路の絞り込みにより渦破壊して数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させる。
【００２２】
バブル発生装置は、本体内に配置され、螺旋水流を形成するガイドベーンを備え、ガイドベーンにより発生された渦流を流入路の絞り込みにより渦破壊して数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させる。
【００２３】
バブル発生装置は、本体内に配置され、異なる方向の螺旋水流を形成するガイドベーンを複数並べて数１０μｍ以下の気泡径を持つバブルを発生させる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の消火設備によれば、窒素や二酸化炭素などの不活性ガスまたは酸素や空気などの活性ガスを混合した消火用水を流すバブル発生装置で数１０μｍ以下のバブルを発生してヘッドから散水するが、ヘッドから放水する消火用水にバブルが適切に含まれているか否かを試験装置で消火用水を採取して確認することができ、ヘッドからの数１０μｍ以下のバブルを含む水の放水を保証し、予定した消火性能を確実に得ることができる。
【００２５】
試験装置は採取した消火用水を静定してガスと水に分離させ、両者の量を測定してその割合からバブルの発生の適否を正確に判断できる。
【００２６】
また溶存濃度計を使用して測定することで、二酸化炭素ガスや酸素ガスの溶存濃度を定数的に測定してバブルの発生の適否をより正確に判断できる。
【００２７】
本発明で発生するバブルは気泡径が１０μｍ以下にもでき、気泡径が１０μｍを越えるマイクロバブルに対し充分に小さいことから、マイクロバブルに比べ表面張力の作用による自己収縮が強く、収縮速度が高いためにヘッドから放出した後に急速に収縮して気泡としての特性を維持することができる。
【００２８】
また、バブルの生成は不活性ガスまたは活性ガスを含む高速で流れる水を摩擦やせん断することにより発生しており、マイナスに帯電する。一方、燃焼物や建物はプラスに帯電しているため、放水したバブルを含む水が積極的に燃焼面や建物内壁などの放射面に静電力により到達して付着し、水による冷却作用とバブルに含まれる不活性ガスによる燃焼抑制を生じ、通常の消火設備の半分の水量でも、同等の消火効果が期待できる。
【００２９】
またバブルに含まれる酸素や空気などの活性ガスが放射面において火災により発生した一酸化炭素と反応して二酸化炭素に変化し、更に、放射面以外の防護空間においては酸素が多少増えることとなり、人体への悪影響を抑えることができる。
【００３０】
またナノマイクロバブルの表面帯電によって、ヘッドから放水した後に静電反発力を受け、ナノレベルの気泡であっても、１０分以上空中に浮遊して存在することができる。
【００３１】
またヘッドから放水されて燃焼場に到達したバブル入りの水は、火災の熱エネルギーをバブルを圧壊するエネルギーに変換し、これによって温度上昇を抑制できる。同時に燃焼場はバブルを形成している水により冷却され、バブルに不活性ガスを含む場合には窒息効果が得られる。
【００３２】
またバブルにより覆われた部位は熱遮断効果が生まれ、避難経路や避難時間を確保することができる。
【００３３】
またバブル入りの水をヘッドから放水することで、バブルによる総表面積も増大し、煙等の有害分子に吸着して落とすため、避難する人の視界と呼吸を確保することができる。
【００３４】
また、バブルは放水してから数時間で消滅するため、泡消火設備であっても消火後の清掃を不要にすることができる。
【００３５】
また、不活性ガスのバブルを使用した場合、配管内に溜まる不活性ガスにより配管の腐食を防止することができる。
【００３６】
更に、バブルはマイナス電荷を帯びることにより、配管内の汚れを除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】試験装置を着脱自在に設けた本発明による消火設備の実施形態を示した説明図
【図２】図１に設けるバブル発生装置の実施形態を示した断面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】図１に設けるバブル発生装置の他の実施形態を示した断面図
【図５】図１に設けるバブル発生装置の他の実施形態を示した断面図
【図６】図１の試験装置の手前に設けるバブル発生装置の実施形態を示した断面図
【図７】図１の試験装置の手前に設けるバブル発生装置の他の実施形態を示した断面図
【図８】試験装置を固定設置した本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図
【図９】試験装置として溶存濃度測定装置を設けた本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図
【図１０】給水本管や分岐管にバブル発生装置を設ける本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図
【図１１】吸込み管に混合器とバブル発生装置を設ける本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図
【図１２】消火ポンプに続いて攪拌ポンプを設ける本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は本発明による消火設備の実施形態を示した説明図であり、バブル試験装置を着脱自在に設けている。図１において、建物の地下階などのポンプ室に消火ポンプ１０が設置され、モータ１２により駆動される。モータ１２はポンプ制御盤１４により起動、停止の運転制御を受ける。消火ポンプ１０はモータ１２による駆動され、吸込み管１５により水源水槽１６からの消火用水を吸入し、建物の高さ方向に配置した給水本管１８に加圧消火用水を供給する。
【００３９】
消火ポンプ１０に対しては呼水槽２０が設けられる。また消火ポンプ１０を起動するため圧力タンク２２が設けられる。圧力タンク２２は給水本管１８に接続され、配管内の加圧消火用水を導入して内部の空気を圧縮している。圧力タンク２２には圧力スイッチ２４が設けられ、圧力スイッチ２４は給水本管１８の管内圧力が規定圧力以下に低下したことを検出してポンプ制御盤１４に圧力低下検出信号を出力し、これによりモータ１２を駆動して消火ポンプ１０を起動するようにしている。
【００４０】
給水本管１８からは分岐管２６が消火対象区画、例えば建物の各階などに引き出されている。分岐管２６の分岐部分には流水検知装置２８が設けられている。流水検知装置２８は分岐管２６にヘッドからの散水に伴う流動が生じると、この流動により弁を開いて流水検知信号を図示しない制御盤に出力する。
【００４１】
流水検知装置２８の２次側の分岐管２６には閉鎖型ヘッド３０が複数設置されている。閉鎖型ヘッド３０は感熱ヘッドと感熱ヘッドの作動により消火用水を散水する弁機構を一体に備えている。分岐管２６の末端側には末端試験弁３２が設けられ、排水管３５に接続している。
【００４２】
このような消火設備に加え本実施形態にあっては、消火ポンプ１０の２次側に接続した給水本管１８に混合器３６を設け、混合器３６に対してはガス発生装置３４で発生した不活性ガスまたは活性ガスを供給して消火用水に混合するようにしている。
【００４３】
ガス発生装置３４で発生する不活性ガスは例えば窒素ガスであり、これ以外にＣＯ2ガスなどであっても良い。またガス発生装置３４としてはガスボンベを使用することもできる。
【００４４】
またガス発生装置３４で発生する活性ガスは例えば酸素ガスであり、これ以外に空気などであっても良い。また、ガス発生装置３４の代りに酸素ボンベを使用しても良い。
【００４５】
また、本実施形態にあっては、流水検知装置２８の２次側の分岐管２６に接続した閉鎖型ヘッド３０の立下り管の部分にバブル発生装置４０を設けている。バブル発生装置４０は、閉鎖型ヘッド３０の開放で流れる消火用水を、旋回流に変換した後に内部に突出したカレントカッターとして機能する突起部材に衝突させ、消火用水に混合されている不活性ガスを微細な気泡に砕くことによって数１０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）の気泡径をもつバブルを発生し、開放した閉鎖型ヘッド３０から散水させる。
【００４６】
更に、本実施形態にあっては、末端試験弁３２の２次側に接続している排水管３５に対し試験装置９０を着脱自在に設けている。即ち、排水管３５には三方切替弁９８が設けられ、切替ポートａ側に入口弁１００を介して接続フランジ１０４を設け、また切替ポートｂ側の排水管３５に分岐接続した出口弁１０２を介して接続フランジ１０６を設け、接続フランジ１０４，１０６に対し試験装置９０を着脱自在に設けている。
【００４７】
試験装置９０は透明な採取タンク９２を備え、採取タンク９２には目盛り９４が設けられている。採取タンク９２の入口と出口の配管には仕切弁９５，９６が設けられている。
【００４８】
排水管３５側に設けた試験装置９０に対応して末端試験弁３２の１次側の分岐管２６にはバブル発生装置６０が設けられている。本実施形態にあっては、閉鎖型ヘッド３０の立下り管にバブル発生装置４０を設けているため、バブル発生装置４０で発生したバブルを含む消火用水は末端試験弁３４の２次側の試験装置９０には流れないため、試験装置９０に対応して専用のバブル発生装置６０を設けている。
【００４９】
図２は図１に設けたバブル発生装置の実施形態を示した説明図である。図２において、バブル発生装置４０は分岐管２６からの立下げ配管４６と閉鎖型ヘッド３０との間に配置される。バブル発生装置４０は円筒配管となる本体４１の１次側にガイドベーン４２を配置し、不活性ガスを混合した消火用水を旋回水流に変換する。
【００５０】
ガイドベーン４２に続いてはキノコ状の頭部をもった突起部材である複数のカレントカッター４４が本体４１の内周面に、軸方向に沿ってスパイラル状に配置され、ガイドベーン４２により変換された旋回流をカレントカッター４４に衝突させて不活性ガスの気泡を砕き、これを連続して繰り返すことで、１０μｍ以下の微細なバブルを発生する。
【００５１】
図３は図２のＡ−Ａ断面であり、本体４１の内周面に端面から見て例えば９０度間隔でスパイラル状にカレントカッター４４を配置している。なお、カレントカッター４４の配置角度は９０度以外に破線で示すように４５度間隔としてもよいし、更に細かい角度間隔であっても良い。
【００５２】
図４は図１の実施形態に使用するバブル発生装置の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態にあっては、閉鎖型ヘッドにバブル発生装置の機能を一体化したことを特徴とする。
【００５３】
図４において、閉鎖型ヘッド３０はボディ４８の上部となる１次側に配管接続ネジ５２を設けた配管接続部５０を一体に形成している。ボディ４８の下側にはデフレクター５６を備えた弁機構及び感熱作動部５４が設けられ、火災による熱気流を受けると感熱作動部５４を固定している易溶物質が溶け、デフレクター５６の下側の弁機構が分解落下して流路を開放し、デフレクター５６は下方に降り、放出された消火用水を周囲に飛散させる。
【００５４】
配管接続部５０の内部流路には、１次側にガイドベーン４２を配置し、続いて複数のカレントカッター４４を軸方向に沿ってスパイラル状に配置することによってバブル発生部５８を構成している。
【００５５】
バブル発生部５８は、閉鎖型ヘッド３０の開放で流れる消火用水をガイドベーン４２により旋回流に変換した後にカレントカッター４４に衝突させて不活性ガスの気泡を砕き、これを連続して繰り返すことで、１０μｍ以下の微細なバブルを発生する。
【００５６】
このように閉鎖型ヘッド３０にバブル発生装置としての構造を一体化することで、分岐管の立下げ配管に対する配管接続作業が簡単となり、また設置スペースをコンパクトにすることもできる。なお、バブル発生部５８は必ずしもカレントカッター４４を備えていなくても良く、ガイドベーン４２にて旋回流にした後に、デフレクター５６の上部に設けた放出口を図４のようにガイドベーン４４の径よりも絞ることで微細なバブルを形成することもできる。
【００５７】
図５は図１の消火設備に使用するバブル発生装置４０の他の実施形態を示した断面図である。図５において、バブル発生装置４０は円筒配管となる本体４１の内部にタービン翼型ノズル８０を配置している。タービン翼型ノズル８０は流入側を円錐形としたノズル本体８２の外周軸方向に複数枚のタービンブレード８４を張り出し形成している。
本体４１は上部のネジ部４１ａを図２に示したように立下り管４６に接続し、下部のネジ穴４１ｂに図２に示したように閉鎖型ヘッド３０を接続する。
【００５８】
図５のバブル発生装置４０の動作は、ネジ部４１ａを形成した本体４１の流入口から不活性ガスを混合した消火用水を送り込むと、消火用水はタービン翼型ノズル８０の外周に形成しているタービンブレード８４により高速回転する渦流８６に変換され、下部のネジ穴４１ｂに接続された閉鎖ヘッド３０に流れ込むときに、渦流８６はヘッド流入路で絞り込まれて渦破壊を起し、この渦破壊によって１０μｍ以下の微細な気泡となるバブルを発生する。
【００５９】
図６は図１の試験装置９０に対応して設けたバブル発生装置６０の実施形態を示した断面図である。図６において、バブル発生装置６０は円筒配管となる本体６１の両端に１次側フランジ６２と２次側フランジ６４を設けて配管の途中に接続可能としている。
【００６０】
本体６１の内部１次側にはガイドベーン４２を配置し、不活性ガスを混合した消火用水を旋回水流に変換する。ガイドベーン４２に続いてはキノコ状の頭部をもった突起部材である複数のカレントカッター４４を本体４１の内周面に、軸方向に沿ってスパイラル状に配置し、ガイドベーン４２により変換された旋回流をカレントカッター４４に衝突させて不活性ガスの気泡を砕き、これを連続して繰り返すことで１０μｍ以下の微細なバブルを発生する。
【００６１】
なお、バブル発生装置６０は図５に示すようなタービン型の構成を適用することもできる。
【００６２】
図７は図１の試験装置９０に対応して設けたバブル発生装置６０の他の実施形態を示した断面図である。図７において、バブル発生装置６０は円筒配管となる本体６１の両端に１次側フランジ６２と２次側フランジ６４を設けて配管の途中に接続可能としている。
【００６３】
本体６１の内部１次側にはガイドベーン４２を配置し、不活性ガスを混合した消火用水を旋回水流に変換する。ガイドベーン４２に続いて支持フィン７０により本体６１内の中心軸方向に両端を円錐形とした支持部材６８を配置する。
【００６４】
支持部材６８の外周の軸方向にはスパイラル状にキノコ状の頭部をもった突起部材である複数のカレントカッター４４を配置し、ガイドベーン４２により変換された旋回流をカレントカッター４４に衝突させて不活性ガスの気泡を砕き、これを連続して繰り返すことで、１０μｍ以下の微細なバブルを発生する。
【００６５】
次に図１の消火設備の動作を、ガス発生装置３４で不活性ガスを発生して混合する場合を例にとって説明する。消火設備の立上げ時には消火ポンプ１８を運転することにより給水本管１８及び分岐管２６に所定圧力となるように消火用水を充水する。
【００６６】
火災により閉鎖型ヘッド３０のいずれかが火災による熱気流を受けて開放作動して消火用水を散水したとすると、分岐管２６の流水により流水検知装置２８の弁が開放し、流水検知信号を図示しない制御盤などに出力して設備作動表示などの必要な制御や報知を行う。
【００６７】
また閉鎖型ヘッド３０からの散水で給水本管１６の管内圧力も低下し、規定圧力以下に低下したことを圧力タンク２２の圧力スイッチ２４で検知してポンプ制御盤１４に圧力低下検出信号を出力することでモータ１２により消火ポンプ１０を起動する。
【００６８】
同時に圧力スイッチ２４からの圧力低下検出信号はガス発生装置３４にも出力され、ガス発生装置３４は混合器３６に窒素ガスまたは二酸化炭素ガスなどの不活性ガスを供給する。
【００６９】
混合器３６は消火ポンプ１０から加圧供給された消火用水にガス発生装置３４から供給された不活性ガスを混合し、分岐管２６を介して作動した閉鎖型ヘッド３０に消火用水を加圧供給する。
【００７０】
閉鎖型ヘッド３０の手前には例えば図２に示したバブル発生装置４０が配置されており、不活性ガスを混合した消火用水をガイドベーン４２により旋回水流に変換した後にカレントカッター４４に衝突させ、１０μｍ以下の微細なバブルを発生し、開放している閉鎖型ヘッド３０から散水させる。
【００７１】
閉鎖型ヘッド３０から散水された不活性ガスを含むバブルは、気泡径が１０μｍ以下であり、気泡径が１０μｍを越える従来のマイクロバブルに対し充分に小さくでき、表面張力の作用による自己収縮が強く、収縮速度が高いためにヘッドから放出した後に急速に収縮して気泡としての特性を維持することができる。
【００７２】
また、バブルの生成は不活性ガスを含む高速で流れる水を摩擦やせん断することにより発生しており、マイナスに帯電する。一方、燃焼物や建物はプラスに帯電しているため、放水したバブルを含む水が積極的に燃焼面や建物内壁に静電力により到達して付着し、水による冷却作用とバブルに含まれる不活性ガスによる燃焼抑制を生じ、通常の消火設備の半分の水量でも、同等の消火効果が期待できる。またＣＯ２等のガスのみ放出して消火を行う消火設備よりも、ガスの量を抑えることができて人体への悪影響を低減することができる。
【００７３】
また本実施形態のバブルは表面帯電によって、ヘッドから放水した後に静電反発力を受け、ナノレベルの気泡であっても、１０分以上浮遊状態で存在することができる。
【００７４】
またヘッドから放水されて燃焼場に到達したバブル入りの水は、火災の熱エネルギーをバブルを圧壊するエネルギーに変換し、これによって温度上昇を抑制できる。同時に燃焼場はバブルを形成している水により冷却され、バブルに含まれる不活性ガスによる窒息効果が得られる。
【００７５】
またバブルにより覆われた部位は熱遮断効果が生まれ、避難経路や避難時間を確保することができる。
【００７６】
またバブル入りの水をヘッドから放水することで、バブルによる総表面積も増大し、煙等の有害分子に吸着して落とすため、避難する人の視界と呼吸を確保することができる。更にバブルは放水してから数時間で消滅するため、消火後の清掃を不要にすることができる。
【００７７】
一方、ガス発生装置３４で酸素ガスや空気などの活性ガスを発生させた場合には、発生した活性ガスを混合器３６により消火ポンプ１０から加圧供給された消火用水に混合し、バブル発生装置４０において閉鎖型ヘッド３０の開放で流れる消火用水を、旋回流に変換した後に内部に突出したカレントカッターとして機能する突起部材に衝突させ、消火用水に混合されている活性ガスを微細な気泡に砕くことによって数１０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）の気泡径をもつバブルを発生し、開放した閉鎖型ヘッド３０から散水させる。
【００７８】
このように酸素ガスを消火用水に混合してバブル発生装置４０で数１０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）の気泡径をもつバブルを発生して開放した閉鎖型ヘッド３０から散水させた場合には、バブルに含まれる酸素ガスが放射面において火災により発生したＣＯと反応してＣＯ2に変化し、人体への悪影響を抑えることができる。
【００７９】
また、放射面以外の防護空間においては酸素量が多少増えることとなり、人体への悪影響を抑えることができる。この場合、防護空間においては酸素が多少増えても、放水したバブルを含む水による冷却作用による火災の抑制が充分に行われ、燃焼を促進することにはならない。
【００８０】
次に試験装置９０の動作を説明する。定期的に行われる定期点検などにおいては、試験装置９０を接続フランジ１０４、１０６による入口弁１００と出口弁１０２に接続して試験準備を行う。
【００８１】
通常時、三方切替弁９８はポートｂに切り替わっており、試験のために末端試験弁３２を開くと、閉鎖型ヘッド３０の１台分の開放作動に相当する消火用水が排水管３５に流れ、管内圧力の低下を圧力タンク２２の圧力スイッチ２４の作動で検出し、消火ポンプ１０を始動して加圧消火用水を排水管３５に流す。
【００８２】
このとき混合器３６によりガス発生装置３４で発生した不活性ガスまたは活性ガスが消火用水に混合され、末端試験弁３４の１次側に設けたバブル発生装置６０で数１０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）の気泡径をもつバブルを発生して排水管３５に流している。
【００８３】
この状態で試験装置９０の仕切弁９５，９６及び入口弁１００と出口弁１０２を開き、更に三方切替弁９８をポートｂからポートaに切替えると、消火用水は試験装置９０の採取タンク９２を通って排水間３５に流れる。
【００８４】
採取タンク９２に消火用水が充満して流れる状態となったら、三方切替弁９８をポートｃに切り替え、また入口弁１００と出口弁１０２を閉じ、バブル発生装置６０で発生したバブルを含む消火用水を採取タンク９２に採取する。
【００８５】
採取タンク９２に消火用水の採取が済んだならば、末端試験弁３２を閉鎖し、消火ポンプ１０の運転を停止し、給水本管１８及び分岐管２６の管内圧力を規定圧に保持して通常状態に戻す。
【００８６】
続いて試験装置９０の採取タンク９２に採取した消火用水を所定時間にわたり静定状態とし、消火用水に含まれているバブルのガスを分離させる。所定の静定時間が経過すると、採取タンク９０に採取した消火用水は、ガスと水に分離しており、この状態で採取タンク９２の目盛り９４から分離したガスの量Ｖ１と水の量Ｖ２を測定する。
【００８７】
測定したガスの量Ｖ１と水の量Ｖ２につき両者の比率をとって例えば発泡倍率Ｋを次式から求める。
Ｋ＝Ｖ１／Ｖ２
このようにして求めた発泡倍率Ｋを予め定めた基準発泡倍率Ｋｒと比較し、所定の誤差範囲に収まっていれば、バブル発生は適正と判断し、所定の誤差範囲を超えている場合はバブル発生は不適切と判断し、ガス混合割合を変えるなどの必要な対策をとる。なお、試験装置９０で消火用水を採取した後の静定は、試験装置９０を取り外して別の場所に保管して行うようにしても良い。
【００８８】
図８は本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図であり、本実施形態にあっては、試験装置９０を固定設置したことを特徴とする。
【００８９】
図８において、末端試験弁３２の２次側に接続している排水管３５に対し試験装置９０を固定設置している。即ち、排水管３５には試験装置９０として透明な採取タンク９２を接続し、採取タンク９２には目盛り９４が設けられている。また、本実施形態にあっては、閉鎖型ヘッド３０の立下り管にバブル発生装置４０を設けているため、試験装置９０に対応して専用のバブル発生装置６０を設けている。それ以外の構成は図１の実施形態と同じである。
【００９０】
このように試験装置９０を固定設置していれば、試験時に試験装置９０を着脱する準備作業が必要がなくなり、簡単に試験を行うことができる。
【００９１】
図９は本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図であり、本実施形態にあっては、試験装置９０として溶存濃度計を設けたことを特徴とする。
【００９２】
図９において、末端試験弁３２の２次側に接続している排水管３５に対し試験装置９０を固定設置している。試験装置９０は末端試験弁３４の２次側の排水管３５を分岐し、採取流量を制限するオリフィス１１４及び入口弁１１８を介して開放型の採取タンク１１４に配管を入れている。採取タンク１１４は底部の配管に設けた出口弁１２０を介して再び排水管３５に接続される。
【００９３】
溶存濃度計１１０は例えば携帯型であり、本体にプローブ１１２をケーブル接続しており、試験時に試験装置９０の設置場所に運んで測定に使用する。即ち、採取タンク１１４に消火用水を採取した状態でプローブ１１２の先端の検出部を浸漬し、溶存濃度計１１０の表示器に溶存濃度をデジタル的に数値表示させる。
【００９４】
この測定状態では消火用水を滞留させずに流しながら測定する必要があり、そのため入口弁１１８と出口弁１１４の両方を開いて消火用水をオリフィス１１６で決まる量で流しながら測定する。それ以外の構成は図１の実施形態と同じである。
【００９５】
本実施形態で使用する溶存濃度計１１０としては、二酸化炭素溶存濃度と酸素溶存濃度を測定する溶存濃度計が知られていることから、ガス発生装置３４により二酸化炭素ガスまたは酸素ガスを発生して混合する場合に適用できる。
【００９６】
このように試験装置９０として溶存濃度計１１０を使用することで、バブル発生装置６０による消火用水に含まれるバブル発生の適否をより正確に測定して判断することができる。なお、溶存濃度計１１０を使用した測定装置９０は、プローブ１１４を採取した消火用水に浸漬できる構造であれば適宜の構造で良い。
【００９７】
ここで溶存濃度計１１０は水に溶解した不活性ガスまたは活性ガスの濃度を測定するものであるが、１気圧（０．１０１ＭＰａ）における２０℃でのガスの飽和溶解度[ｍｇ／リットル]は次のようになることが知られている。
窒素        １９．６ｍｇ
二酸化炭素  １８５０ｍｇ
酸素        ４３．９ｍｇ
となる。
【００９８】
また空気については窒素７９％、酸素２１％とすると、
窒素        １５．４ｍｇ
酸素          ９．３ｍｇ
となる。
【００９９】
現在、携帯型として窒素の溶存濃度計は知られていないが、空気については酸素の溶存濃度計による計測値が得られれば、例えば両者の飽和溶解度の比率から窒素濃度を推定することが可能となる。
【０１００】
図１０は本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態にあっては、バブル発生装置を混合器から閉鎖型ヘッドまでの間の給水本管や分岐管に設けたことを特徴とする。
【０１０１】
図１０において、本実施形態のバブル発生装置６０は混合器３６の２次側で且つ分岐管２６の分岐部分までの間の給水本管１８に設けている。また必要に応じて流水検知装置６０の２次側の分岐管６０にもバブル発生装置６０を設けている。即ち、バブル発生装置６０は混合器３６の２次側から閉鎖型ヘッド３０までの間であれば、どの位置に設けても良く、また必要に応じて複数のバブル発生装置６０を設けるようにしても良い。
【０１０２】
また試験装置９０は図１に示したと同様に着脱自在としており、試験装置９０の透明な採取タンク９２に消火用水を採取し、所定時間にわたり静定することによりガスと水に分離し、発泡倍率などを求めてバブル発生の適否を判断する。
【０１０３】
また本実施形態にあっては、バブル発生装置６０を給水本管１８や分岐管２６に設けているため、図１の実施形態のように、試験装置９０に対し専用のバブル発生装置６０を設ける必要はない。
【０１０４】
更に、本実施形態で使用しているバブル発生装置６０は図６または図７の実施形態に示した構造であり、給水本管１８と分岐管２６では管径が異なるだけであり、構造そのものは同じである。
【０１０５】
このように給水本管１８及び又は分岐管２６にバブル発生装置６０を設けることで、図１のように閉鎖型ヘッド毎にバブル発生装置４０を設けた場合に比べ、バブル発生装置４０の設置数を少なくし、設備コストを低減することができる。
【０１０６】
図１１は本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態にあっては、混合器とバブル発生装置を消火ポンプの吸込み管１５に設けたことを特徴とする。
【０１０７】
図１１において、混合器３６は消火ポンプ１０から水源水槽１６に降ろした吸込み配管１５に設け、消火ポンプ１０の運転のときに水源水槽１６から吸込む消火用水に混合器３６によりガス発生装置３４から供給された不活性ガスを混合し、ポンプ１０で加圧して給水本管１８から分岐管２６の開放作動した閉鎖型ヘッド３０に供給している。
【０１０８】
混合器３６に続いてはバブル発生装置６０を設け、不活性ガスを混合した消火用水の旋回衝突によりバブルを発生した後に消火ポンプ１０で加圧供給するようにしている。それ以外の構成は試験装置９０を含めて図１の消火設備と同じである。
【０１０９】
なお、必要があれば破線で示すように閉鎖型ヘッド３０毎に、或いは分岐管２６、給水本管１８にバブル発生装置４０を設けるようにしても良い。
【０１１０】
このように消火ポンプ１０の吸込み配管１５に混合器３６とバブル発生装置６０を設けたことにより、混合器３６で不活性ガスを混合してバブル発生装置６０でバブルを発生した消火用水を消火ポンプ１０の加圧することとなり、このときの攪拌によって消火用水に対する不活性ガスを含むバブルの混合状態を更に均一化することができる。
【０１１１】
なお、バブル発生装置６０は吸込み管１５ではなく、消火ポンプ１０の２次側の給水本管１８に設け、吸込み管１５には混合器３６のみを設けるようにしても良い。
【０１１２】
図１２は本発明による消火設備の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態にあっては、消火ポンプに続いて攪拌ポンプを設けたことを特徴とする。
【０１１３】
図１２において、消火ポンプ１０からの給水配管１８には混合器３６が設けられ、ガス発生装置３４から供給された不活性ガスを消火用水に混合している。混合器３６の２次側の給水本管１８はうず流ポンプなどを用いた攪拌ポンプ７２に接続され、不活性ガスを混合した消火用水を攪拌して不活性ガスを均一に混合し且つ気泡を微細化している。攪拌ポンプ７２はモータ７４で駆動される。
【０１１４】
攪拌ポンプ７２の２次側に接続した給水本管１８の分岐手前までの間にはバブル発生装置６０が設けられ、不活性ガスを混合した消火用水の旋回衝突によりバブルを発生して分岐管２６に送るようにしている。
【０１１５】
また必要に応じて破線で示すように、閉鎖型ヘッド３０毎に、或いは分岐管２６にバブル発生装置４０を設けるようしにても良い。
【０１１６】
また攪拌ポンプ７２の故障に対するバックアップとして、消火ポンプ１０からバブル発生装置１８までの間をバイパスするバイパス配管７６を設け、遠隔制御弁７８により攪拌ポンプ７２の故障時に開放制御することが望ましい。それ以外の構成は試験装置９０を含めて図１の消火設備と同じである。
【０１１７】
このように消火ポンプ１０からの消火用水に不活性ガスを混合器３６で混合した後に攪拌ポンプ７２で攪拌してヘッド側に供給するようにしたことで、消火用水に対する不活性ガスの混合状態が更に均一となり、また不活性ガスの気泡も小さくなり、バブル発生装置６０で効率良くバブルを発生することができる。
【０１１８】
なお、上記の実施形態は閉鎖型ヘッドを用いた消火設備を例にとるものであったが、消火薬剤を混合して消火泡をヘッドから散布する泡消火設備や、開放型ヘッドを一斉開放弁の２次側に設けた消火設備など適宜の消火設備に適用することができる。
【０１１９】
また、ヘッドより前の配管に感知器や起動釦で開放する制御弁を設け、開放型ヘッドから散水する装置であっても良い。
【０１２０】
また、配管内への充水時は、不活性ガスを一緒に混合しても、しなくても良い。混合した場合は、配管内に溜まる不活性ガスにより、配管内の腐食を防止できる。
【０１２１】
また本発明に適用できる他のバブル発生装置として、図２のカレントカッター４４の代わりに、もしくはカレントカッター４４とガイドベーン４２の間に、ガイドベーン４２と反対の旋回流を形成する第２のガイドベーンを設けてバブルを形成するようにしてもよい。
【０１２２】
また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【符号の説明】
【０１２３】
１８：給水本管
３０：閉鎖型ヘッド
３２：末端試験弁
３４：ガス発生装置
３５：排水管
３６：混合器
４０，６０：バブル発生装置
４１，６１：本体
４２：ガイドベーン
４４：カレントカッター
４６：立下り配管
４８：ボディ
５０：配管接続部
５２：配管接続ネジ
５４：感熱作動部
５６：デフレクター
５８：バブル発生部
６２：１次側フランジ
６４：２次側フランジ
６６：ケーシング
６８：支持部材
７０：支持フィン
７２：攪拌ポンプ
７６：バイパス配管
７８：遠隔制御弁
８０：タービン翼型ノズル
８２：本体
８４：タービンブレード
９０：試験装置
９２，１１４：採取タンク
９４：目盛り
９８：三方切替弁
１００：入口弁
１０２：出口弁
１１０：溶存濃度計
１１２：プローブ
１１４：採取容器
【図１】
2012055359.tif 000003
【図２】
2012055359.tif 000004
【図３】
2012055359.tif 000005
【図４】
2012055359.tif 000006
【図５】
2012055359.tif 000007
【図６】
2012055359.tif 000008
【図７】
2012055359.tif 000009
【図８】
2012055359.tif 000010
【図９】
2012055359.tif 000011
【図１０】
2012055359.tif 000012
【図１１】
2012055359.tif 000013
【図１２】
2012055359.tif 000014