(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的密閉された消火区域と、該消火区域内の空気を吸引し、前記空気を圧縮する圧縮手段と、圧縮空気に含まれる人間に対して有害である物質を除去する活性炭と接触させる有害物質除去手段と、有害物質が除去された圧縮空気を酸素および窒素分子の分別が可能なゼオライトにより得られた窒素富化空気を生成する窒素富化空気生成手段と、前記窒素富化空気を前記消火区域内に戻す循環経路とを備えたことを特徴とする消火装置。
【請求項２】
検知器またはカメラにより前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は、前記消火区域内の酸素濃度を１０〜１５％に制御し、前記消火区域内に人間の存在が確認されない場合は、前記消火区域内の酸素濃度を１０％未満に低下させることを特徴とする請求項１に記載の消火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火方法および消火装置に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火災の消火手段として液体の使用を避けるべき場所が幾つか存在する。例えば美術館、コンピュータールーム、半導体製造工場、食品貯蔵庫等が挙げられる。これらの場所は、たとえ火災が小規模なものであったとしても、消火の際の多量の液体の散布・接触により多大な被害がもたらされる。
【０００３】
このような観点から現在、液体を用いずに気体で火災の消火を行うことが行われつつある。例えばパーフルオロアルカン類のようなハロゲン系ガスや二酸化炭素による気体消火が代表的であり、これに関連する数多くの技術が提案されている（特開平７−３９６０３号公報、特公平１−３６３８６号公報、特公平８−１７８３２号公報、特開平７−２３７９０７号公報等）。
【０００４】
しかしながら、ハロゲン系ガスの使用は地球環境上問題があり、また二酸化炭素の使用は次のような問題点がある。すなわち：
▲１▼  二酸化炭素は空気中に拡散しにくく、下方に蓄積しやすいので、消火効率が悪い。
▲２▼  二酸化炭素は反応性が高く、有害な一酸化炭素の発生の恐れがある。
【０００５】
そこで、大気中のおよそ８０％を占める窒素を消火ガスとして使用する技術も知られている。窒素は、大気中の大部分を占めているために空気密度とほぼ同じであり、空気中に拡散しやすく、しかも反応性が低い。火災時、窒素は酸化されて窒素酸化物になるがその量は極僅かであり人体にほとんど影響を及ぼさない。これらのことから、火災の消火に窒素ガスを使用することへの期待が高まってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在実用化されている窒素ガスの消火は、対象消火区域の付近に窒素ガス加圧容器（窒素ボンベ）を複数本設置する必要があり、そのためのスペースを設けなければならない。また窒素ボンベの購入および保存に関するコストも無視できない。さらに、火災時に窒素ボンベから噴出する窒素ガスは、消火区域の酸素濃度を急激に減少させることができるため、消火区域の人間の存在を想定して、消火区域内の酸素濃度の管理を厳密に行う必要がある。さらにまた、人間が退避した後、消火区域内に窒素ガスを多量に噴出させると、消火区域内の酸素が急激に低下し、消火活動の妨げになる恐れがある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、比較的密閉された消火区域と、該消火区域内の空気を吸引し、前記空気を圧縮する圧縮手段と、圧縮空気に含まれる人間に対して有害である物質を除去する活性炭と接触させる有害物質除去手段と、有害物質が除去された圧縮空気を酸素および窒素分子の分別が可能なゼオライトにより得られた窒素富化空気を生成する窒素富化空気生成手段と、前記窒素富化空気を前記消火区域内に戻す循環経路とを備えたことを特徴とする消火装置を提供するものである。
【０００９】
また本発明は、検知器またはカメラにより前記消火区域内に人間の存在が確認された場合は、前記消火区域内の酸素濃度を１０〜１５％に制御し、前記消火区域内に人間の存在が確認されない場合は、前記消火区域内の酸素濃度を１０％未満に低下させることを特徴とする消火装置を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、比較的密閉された空間（消火区域）の消火を対象にしたものであって、火災発生時、消火区域内の空気を吸引してこの空気を窒素富化空気に転換し、消火区域内に戻すことにより、消火区域内の酸素濃度が徐々に減少していくので、ゆるやかに消火を行うことができる。このような消火によれば、初期消火の段階で消火区域内の人間は充分な酸素濃度により速やかな避難が可能であり、また消火活動も妨げられない。続く段階で、消火区域内の酸素濃度がさらに減少し、火災が鎮火の方向に向かう。さらなる段階では消火区域内の酸素濃度はもはや物質の燃焼が不可能な濃度にまで低下し、完全消火がなされる。
【００１６】
まず、本発明の消火方法について説明する。
分子ふるいを用いる消火方法
火災が発生した場合、消火区域内の空気がまずコンプレッサ等により吸引され、圧縮される。圧縮空気は酸素および窒素分子の分別が可能な分子ふるいに施される。分子ふるいは、例えばゼオライト（沸石）や活性炭等を用いることができ、とくにＰＳＡ法として知られる方法を適用することが好ましい。ＰＳＡ法により、空気中の窒素と酸素が分別され、酸素を除去することにより、窒素富化空気が生成される。
【００１７】
酸素吸着性の固体を用いる消火方法
前記と同様に、火災が発生した場合、消火区域内の空気がまずコンプレッサ等により吸引され、圧縮される。圧縮空気は酸素吸着性の固体と接触する。この固体は、圧縮空気に含まれる酸素を吸着し、窒素富化空気を生成するものである。このタイプの固体としては、例えばアスコルビン酸ナトリウム、ヘキサノール、ヘプタノール、亜ジチオン酸ナトリウムｄリモネン、αピネンのような有機物質や、鉄、銅、亜鉛、すず等の金属や、硫酸鉄、硫化鉄、酸化鉄や、イオウと炭酸カリウムのような組み合わせの多硫化化合物とカリウム化合物の混合物、あるいは上記の複数の混合物などが挙げられ、本発明の目的にはこれらが好ましい。
【００１８】
消火区域内の空気に含まれる酸素は、上記のようにして取り除かれ、窒素富化空気が生じる。この窒素富化空気は、消火区域内に再び戻され、消火区域内の酸素濃度が減少する。消火区域内の酸素濃度は次のようにして減少させるのがよい。
【００１９】
消火初期段階−酸素濃度１５％程度。この濃度であれば人間は消火区域内から迅速に退避することが可能である。
鎮火段階−酸素濃度１０〜１５％。この濃度では、火災は鎮火に向かう。なお酸素濃度１０〜１５％であっても人間は避難や消火等の活動を行うことができる。したがって、人間が避難した後の消火隊の活動も妨げることはない（なお従来、酸素濃度１５％では人間はチアノーゼになったり、死亡したりすると考えられていたが、現在では酸素濃度１０〜１５％でも人間の生命に危険を及ぼすことがないことが確認されている）。
最終段階−酸素濃度０〜１０％。この酸素濃度では物質の燃焼は不可能である。
【００２０】
消火区域内の酸素濃度は、分子ふるいまたは酸素吸着性の固体への圧縮空気の進入圧力によって制御することができる。分子ふるいまたは酸素吸着性の固体への圧縮空気の進入圧力が高い場合、消火区域内の酸素濃度は迅速に低下するが、逆に進入圧力が低い場合、おだやかな酸素濃度の減少が得られる。
【００２１】
また、本発明のゼオライトまたは酸素吸着性の固体を使用する消火方法において、消火区域内から吸引した空気を、好ましくは窒素富化空気を得る手段よりも前の段階で活性炭と接触させることもできる。この態様によれば、人間に対して有害である物質、例えばＣＯ2、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、すす、ＨＣＮ、ＨＣｌ等が除去され、有利である。
【００２２】
次に本発明の消火装置について説明する。図１は本発明の分子ふるいを用いる消火装置を説明するための図である。
この装置１は、消火区域４０に任意の場所に、消火区域４０内の空気の取り込むことのできる循環経路３が設けられている。ここからコンプレッサ５等の空気を圧縮する手段によって、消火区域４０内の空気が取り込まれる。圧縮空気は、さらに酸素および窒素分子の分別が可能な分子ふるいと接触する。図１の態様によれば、圧縮空気が分子ふるいと接触するよりも前に活性炭４と接触し、有害成分が除去されている。また分子ふるいはＰＳＡ法が適用されている。すなわち、タンク２内に分子ふるいの一例であるゼオライトが封入され、それぞれの気体含有率の多いフラクションを所定時間でもってバルブ２１を切り替えることにより選択的に取り出すことができ、酸素富化空気または窒素富化空気が得られる。タンク２から排出された窒素富化空気は、循環経路３を経て消火区域４０内に戻される。
【００２３】
さらに具体的に火災が発生した場合を想定して本発明の分子ふるいを用いる消火装置の稼働の一例を説明する。
消火区域４０内に発生した火災を火災感知器６がとらえ、受信機７に火災信号を送る。受信機７からの信号により、循環経路３に設置されている遮断弁８および１１を開放する。コンプレッサ５を起動し、消火区域４０内の空気を吸引圧縮する。消火区域４０内の酸素濃度は、設置された酸素濃度計９により確認される。次に圧縮空気を活性炭４を通過させた後、タンク２内にゼオライトを封入したＰＳＡ法により窒素富化空気を得る。人体検知器または監視カメラ等で消火区域４０内に人間の存在が確認された場合は、コンプレッサ５を低速運転しタンク２への圧縮空気の進入圧力を低下させ、消火区域４０内の酸素濃度を１２〜１５％程度に維持する。消火区域４０内に人間が存在しないことを確認した場合は、タンク２への圧縮空気の進入圧力を上昇させ、消火区域４０内の酸素濃度を一層低下させる。窒素富化空気の圧力を圧力計１２により、且つ酸素濃度を酸素濃度計１３により制御しながらこれを消火区域４０内に戻す。
【００２４】
なお、分子ふるいとして活性炭を用いる場合には、有害成分を除去するための活性炭４を省いてよい。
【００２５】
また、脱着に時間がかかり、窒素富化空気が断続的にしか生成できない場合には、図２に示したように、分子ふるい、すなわち、ゼオライトまたは活性炭等を封入したタンク２を複数（ｎ個）用いて、それぞれのタンク２の前後にバルブを設け、それらのバルブを切り換えてそれぞれのタンク２に順次圧縮空気を送り、脱着が完了したタンク２から順次窒素富化空気を取り出して、絶えず消火区域４０内に窒素富化空気を戻すようにすればよい。
【００２６】
タンク２として同じものを複数（ｎ個）用いる場合（タンク２ａ内の分子ふるいはゼオライトとする）、タンク２の入力側をタンク２ａ側にバルブを切り換え、圧縮空気を送り込み、タンク２ａからまず酸素富化空気が生成され、タンク２ａの出力側のバルブを排出側に切り換えて酸素富化空気を捨て、タンク２ａから窒素富化空気が生成されたらタンク２ａの出力側のバルブを消火区域側に切り換え消火区域４０内に窒素富化空気を戻す。
タンク２ａで窒素富化空気が生成されている時間が予め分かっていれば、タンク２ａに圧縮空気を送り込んでからその生成時間分経過後にタンク２ａの入力側をタンク２ａからタンク２ｂに切り換え、タンク２ｂに圧縮空気を送り込む。タンク２ａで生成される窒素富化空気がなくなるときに、タンク２ｂで窒素富化空気が生成され始めるので、タンク２ａの出力側のバルブを閉じ、タンク２ｂの出力側のバルブを消火区域４０側に切り換え、絶えず消火区域４０に窒素富化空気が戻るようにする。
なお、用意するタンク数（ｎ）は（タンク２に圧縮空気を送り込んでから窒素富化空気が生成されるまでの時間）／（タンク２で窒素富化空気が生成されている時間）とすると、窒素富化空気の生成されたタンク２を順次消火区域側にバルブを切り換えていけば絶え間無く消火区域４０に窒素富化空気を戻すことができる。
なおタンク２の分子ふるいを活性炭にすると窒素富化空気と酸素富化空気の生成順序、窒素富化空気が生成されるまでの時間および窒素富化空気が生成されている時間が異なるため、タンク２を切り換える時間およびタンク数を適宜考慮する必要がある。
【００２７】
次に酸素吸着性の固体を用いる本発明の消火装置を、図３を参照して説明する。
この態様の装置も前記の分子ふるいを用いる消火装置の構成とほぼ同様であるが、分子ふるいの代わりに酸素吸着性の固体が設けられている。
前記と同様に、消火区域４０に任意の場所に、消火区域４０内の空気の取り込むことのできる循環経路３が設けられ、コンプレッサ５等の空気を圧縮する手段によって、消火区域４０内の空気が取り込まれ、圧縮空気は、タンク２内の酸素吸着性の固体と接触する。図３の態様においても、圧縮空気が酸素吸着性の固体と接触するよりも前に活性炭４と接触し、有害成分が除去されている。酸素吸着性の固体は、例えば鉄（Ｆｅ）および／または銅（Ｃｕ）のような金属が用いられるが、酸素との反応の際に著しく発熱するため、冷却フィンのような放熱手段を設けるのが望ましい。得られた窒素富化空気は、循環経路３を経て消火区域４０内に戻される。
図３の装置においても、火災が発生した場合の装置の稼働は、図１の態様と同様に行われる。
【００２８】
【作用】
本発明は、比較的密閉された消火区域を窒素ガスで消火するものであり、消火区域内の酸素濃度を徐々に減少できることが有利な点の一つである。初期消火の段階では消火区域内の酸素が速やかな避難に充分であることは、上記したとおりである。
また、窒素ガスは空気密度とほぼ同じために拡散しやすく、従来、液体が到達しない複雑な形状の物品の消火にも有用である。本発明を好適に実施可能な場所としては、上記の美術館、コンピュータールーム、半導体製造工場、食品貯蔵庫のほかに、ＰＥＴボトルのラック倉庫、一般オフィス、ケーブルトンネル等も挙げられる。とくにＰＥＴボトルのラック倉庫の火災では、プラスチックの発熱量が大きく、高温になると可燃性液体に似た火災形態を示す可能性があり、木材等のように水の浸透もないので、水による消火は比較的困難である。また、窒素富化空気を得るためには、空気から酸素を除去するだけでよいので、仕事量が少ない利点もある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、気体を利用する消火において、人間の避難時間が充分に確保され、消火活動を妨げることなく、しかも設備の規模およびコスト的に有利である消火方法および消火装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消火装置の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の消火装置の別の例を説明するための図である。
【図３】本発明の消火装置のさらに別の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１    本発明の装置
２    タンク
３    循環経路
４    活性炭
５    コンプレッサ
６    火災感知器
７    受信機
８，１１    遮断弁
９，１３    酸素濃度計
１２    圧力計
２１    バルブ
４０    消火区域
【図１】
0003947610.tif 000002
【図２】
0003947610.tif 000003
【図３】
0003947610.tif 000004