(57)【要約】【課題】起因物質によらない迅速且つ効果的な消火法及び該消火法に基づく消火器を提供する。【解決手段】少なくともＴＥＧ（熱膨張性黒鉛）４０とＴＥＧ４０を燃焼場に到達させるガス５２とを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱膨張性黒鉛と該熱膨張性黒鉛を燃焼場に到達させる搬送媒体とを用いることを特徴とする消火法。
【請求項２】
前記熱膨張性黒鉛の膨張前の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の消火法。
【請求項３】
少なくとも熱膨張性黒鉛と該熱膨張性黒鉛を燃焼場に到達させる搬送媒体とが装填されていることを特徴とする消火器。
【請求項４】
加圧式の消火器であり、本体容器内に前記熱膨張性黒鉛が収容されるとともに加圧用ガス容器内に前記搬送媒体が収容されていることを特徴とする請求項３に記載の消火器。
【請求項５】
蓄圧式の消火器であり、本体容器内に前記熱膨張性黒鉛が収容され、且つ前記搬送媒体が封入されていることを特徴とする請求項３に記載の消火器。
【請求項６】
前記熱膨張性黒鉛の膨張前の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜５のうち何れか一項に記載の消火器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消火法及び消火器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火災等の燃焼場において燃焼が継続するには、少なくとも可燃物、酸素、温度の三つの要素（燃焼の三要素）が揃う必要がある。燃焼の三要素のうちの何れか一つを断ち切ることで燃焼の停止、即ち消火が可能である。消火法には、燃焼の三要素に対応して、可燃物を除去する除去消火法、酸素を断ち切る窒息消火法、温度を下げる冷却消火法がある。最近では、これらの消火法に、可燃物の原子を不活性化させ、燃焼の連鎖反応を抑制する負触媒消火法を加えた消火の四要素が知られている。従って、消火薬剤としては、消火の四要素に基づいて燃焼を停止可能とする薬剤が使用されている。そして、消火を行う消火器には、上記の消火薬剤が装填されている。
【０００３】
装填する消火薬剤による消火器の種類には、例えば水消火器、強化液消火器、ハロゲン化物消火器、二酸化炭素消火器、粉末消火器、泡消火器等がある。水消火器には、例えばリン酸塩、硫酸塩等の潤滑剤を含む水が装填されている。強化液消火器には、高濃度の炭酸カリウム水溶液が装填されている。さらに、ハロゲン化物消火器には、ハロン１２１１，１３０１，２４０２が装填されている。二酸化炭素消火器には、液体の二酸化炭素が装填されている。粉末消火器には、例えば粉末状の炭酸水素ナトリウム、リン酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カリウムと尿素との反応生成物等が装填されている。泡消火器には、例えば炭酸水素ナトリウムと、タンバク泡消火剤や防腐剤、硫酸アルミニウムを溶かした水溶液が装填されている。
上述した各種消火器の他にも種々の消火器が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、生分解性界面活性剤を充填した消火器が開示されている。この消火器は、家庭及び業務用厨房、さらには油類を使用する現場で使用する消火器である。該消火器に装填された消火剤は無害で環境に優しく、使用期限が過ぎた場合には洗剤として利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８７６３６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、上記特許文献１に記載の消火器は油分を乳化させ、油火災を未然に防ぐための消火器である。従って、この消火器が油以外の可燃物に起因する火災等の燃焼場に対して有用であるとはいえない。他種の消火器においても使用用途が一定の範囲内に限られているものも多く、起因物質によらない迅速且つ効果的な消火法、及びこのような消火法に基づく消火器が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、起因物質によらない迅速且つ効果的な消火法、及び該消火法で採用する消火薬剤を充填した消火器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、消火の四要素に基づいて燃焼を停止可能とする機能物質として熱膨張性黒鉛に着目した。熱膨張性黒鉛は従来、単にハロゲンフリーな難燃剤としての適用が検討されていたが、本発明者らは高温下において優れた膨張性を発揮する熱膨張性黒鉛を新たに消火法の機能物質として採用した。また、熱膨張性黒鉛を装填した消火器を提案し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の消火法は、少なくとも熱膨張性黒鉛と該熱膨張性黒鉛を燃焼場に到達させる搬送媒体とを用いることを特徴とする。
上記消火法によれば、搬送媒体によって燃焼場に到達した熱膨張性黒鉛が高温にさらされ、膨張する。熱膨張性黒鉛の膨張は吸熱反応であり、熱膨張性黒鉛が膨張する際には燃焼場の熱を奪うので、温度を下げる冷却消火が行われる。同時に、膨張した熱膨張性黒鉛が燃焼場を覆うので、燃焼場とその外方との間が遮断され、酸素を断ち切る窒息消火が行われる。このように燃焼の三要素のうち、少なくとも酸素と温度の二要素を断ち切ることで迅速且つ効果的に消火を行うことができる。
また、熱膨張性黒鉛は多層構造を有し、層毎の面内の炭素間は強い共有結合でつながっているため、他の物質とは反応し難い。従って、燃焼の起因物質によらず、燃焼の連鎖反応が抑制される効果が期待される。
【００１０】
本発明の消火器は、少なくとも熱膨張性黒鉛と該熱膨張性黒鉛を燃焼場に到達させる搬送媒体とが装填されていることを特徴とする。
本発明の消火器は、例えば加圧式の消火器であってもよく、本体容器内に前記熱膨張性黒鉛が収容されるとともに加圧用ガス容器内に前記搬送媒体が収容されていることが好ましい。
また、本発明の消火器は、例えば蓄圧式の消火器であってもよく、本体容器内に前記熱膨張性黒鉛が収容され、且つ前記搬送媒体が封入されていることが好ましい。
上記消火器によれば、消火器から消火剤が燃焼場に向けて放出されることで、搬送媒体により熱膨張性黒鉛が燃焼場に到達する。これにより、上記消火法に基づいて迅速且つ効果的に消火を行うことができる。
【００１１】
本発明の消火法及び消火器では、前記熱膨張性黒鉛の膨張前の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
上記消火法及び消火器によれば、熱膨張性黒鉛の優れた膨張性と吸熱特性が最大限に発揮され、より迅速且つ効果的に消火を行うことができる。また、吸熱した際に膨張し易く、人体が燃焼場に噴射された熱膨張性黒鉛を吸引した際にじん肺等の健康被害の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、起因物質によらない迅速且つ効果的な消火法、及び該消火法で採用する消火薬剤を充填した消火器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である消火器の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態である消火器の別の例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態である消火器の別の例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態である消火器の別の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態である消火法及び消火器について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。
【００１５】
［消火法］
本実施形態の消火法では、少なくとも熱膨張性黒鉛（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ：ＴＥＧ、以下ＴＥＧと記載する）とＴＥＧを燃焼場に到達させる搬送媒体とを用いる。
【００１６】
ＴＥＧは名前の通り、所定温度以上の熱で膨張する黒鉛であり、層構造の黒鉛の層間に化学反応を利用して製造される層間化合物が配置された物質である。上記のように、層毎の面内の炭素間は強い共有結合でつながっており、化学的に安定している。ＴＥＧが所定温度以上の熱に触れると、層間化合物が分解され、ガス化する。その際の圧力により、ＴＥＧ全体が大きく膨張する。前記所定温度、即ちＴＥＧの膨張開始温度は２６０℃以上である。ＴＥＧの１０００℃の膨張度は１８０ｃｃ／ｇ以上である。ＴＥＧが膨張する際には、層間化合物が前述のように化学反応し、その際に吸熱する。従って、ＴＥＧは吸熱特性と膨張性に優れた物質である。加えて、ＴＥＧは他の物質と反応し難く、化学的安定性に優れた物質である。
【００１７】
ＴＥＧの平均粒径は特に制限されない。優れた膨張性と吸熱特性を最大限に発揮させる目的から、ＴＥＧの膨張前の平均粒径は５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。ＴＥＧの膨張前の平均粒径を上記範囲内とすることによって、燃焼場の高温下において個々のＴＥＧ粒子に熱を効率良く伝え、吸熱した際に膨張し易くすることができる。また、人体が燃焼場に噴射されたＴＥＧを吸引しても、肺やその他の臓器等に蓄積することなく体外に排出され、じん肺等の健康被害が生じない。
ＴＥＧの形態は、燃焼場で好適に膨張させる点を勘案して設定すればよく、粉体や一定の大きさの塊とすればよい。ＴＥＧを塊とする場合は、一塊の大きさを例えば２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度とすることができる。
【００１８】
本実施形態の消火法では、ＴＥＧを既存の消火薬剤に混合して用いてもよい。このような既存の消火薬剤としては、例えばリン酸アンモニウム等のリン酸塩、硫酸塩、二酸化炭素、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、尿素やこれらの混合物が挙げられるが、特に限定されない。また、これらの既存の消火薬剤の形態も特に制限されず、気体、液体、固体、ゾルやゲル等のコロイドのうちの何れかの形態であってもよい。このようにＴＥＧと既存の消火薬剤とを混合した消火薬剤を用いることで、ＴＥＧの消火機能に加えて既存の消火薬剤の消火機能が発揮され、消火が加速される。
【００１９】
搬送媒体は、ＴＥＧを燃焼場に到達させる推進力を有する媒体であれば、特に制限されない。このような搬送媒体としては、気体、液体、ゲル、又はこれらの内の何れかを分散質とするゾル等が考えられる。気体の搬送媒体としては、例えば高速噴射が可能な二酸化炭素やアルゴンガス、ヘリウムガス等が挙げられる。液体の搬送媒体としては、例えば炭酸カリウム等を含む強化液、水が挙げられる。また、搬送媒体は、二酸化炭素のように消火器等から燃焼場への搬送前は液体とされ、搬送開始時に気化するというように経時変化する形態であってもよい。搬送媒体の形態はＴＥＧの形態に応じて適宜決めることができる。
【００２０】
本実施形態の消火法では、ＴＥＧと搬送媒体とを含む消火剤を噴射や散布等の方法で燃焼場に搬送する。消火剤におけるＴＥＧの量は、ＴＥＧ及び搬送媒体の形態に応じて適切に設定することができる。例えば粉末状のＴＥＧと搬送時に気化する液体状の二酸化炭素からなる搬送媒体とを含む消火剤においては、該消火剤に対するＴＥＧの量を例えば５容量％以上１０容量％以下とすることができる。この場合を含め、搬送媒体が気体である場合には、消火剤に対するＴＥＧの量を例えば４０容量％以上６０容量％以下とすることができる。
【００２１】
ＴＥＧを搬送媒体で燃焼場に到達させると、上述のようにＴＥＧの層間化合物が化学反応し、その際に燃焼場の熱を吸収して２００倍程度に膨張する。これにより、少なくとも燃焼場に外方との酸素の流通を遮断する障壁が形成される。ＴＥＧの量を調整することで、燃焼場をＴＥＧで完全に覆う障壁を形成することもできる。
また、ＴＥＧと並行して樹脂や泡等の従来知られている消火薬剤を燃焼場に到達させれば、膨張したＴＥＧの黒鉛の層間やＴＥＧの外周に前記消火薬剤が併存し、消火が加速される。
【００２２】
上記説明したように、本実施形態の消火法によれば、ＴＥＧの優れた吸熱特性と膨張性を活かして燃焼場の熱を除去し、外方からの酸素を断ち切ることができる。これにより、酸素を断ち切る窒息消火と温度を下げる冷却消火を同時に実施可能とし、迅速且つ効果的に消火を行うことができる。また、ＴＥＧの優れた化学的安定性によって、燃焼の起因物質によらず、燃焼の連鎖反応が抑制される効果も期待できる。
【００２３】
なお、本実施形態の消火法の変形例として、上記説明した本実施形態の消火法によって初期段階の消火を行い、その後従来知られている消火法によって本消火を行う二段階消火法も考えられる。即ち、ＴＥＧを燃焼場に到達させた後に従来知られている消火薬剤を投入しても、ＴＥＧと既存の消火薬剤との同時投入と同様に消火が加速される。
【００２４】
［消火器］
本実施形態の消火器には、少なくともＴＥＧと搬送媒体とが装填されている。長期保管を可能とし、消火安定性を高める目的から、ＴＥＧは適当な薬剤や溶媒に混合されていてもよい。薬剤や溶媒としては、従来知られている薬剤や黒鉛に適用可能な溶媒を採用することができる。また、消火を加速させる等の目的から、ＴＥＧは炭酸カリウム等の上記既存の消火薬剤と混合されていてもよい。以下では、このようにＴＥＧが混合された消火剤をＴＥＧ消火剤と称する。
【００２５】
本実施形態では、消火器の構成とＴＥＧ消火剤の装填方法は特に制限されず、上述のように適切な形態としたＴＥＧ及び搬送媒体を含み、燃焼場に向けてＴＥＧを迅速に放出可能とされていればよい。
以下では、本実施形態の消火器の例として、従来知られている加圧式及び蓄圧式の消火器にＴＥＧ消火剤を装填した構成について説明する。なお、本構成において従来知られている構成要素については詳しい説明を省略する。
【００２６】
図１及び図２は加圧式の消火器にＴＥＧ消火剤を装填した消火器１を示す概略図である。
消火器１では、容器（本体容器）１６にＴＥＧ消火剤５０が収容されている。ＴＥＧ消火剤５０において、ＴＥＧ４０は図１に示すように沈殿していてもよく、図２に示すようにＴＥＧ消火剤５０中に分散していてもよい。容器１６内部のボンベ（加圧用ガス容器）２６には二酸化炭素等のガス（搬送媒体）５２が収容されている。
【００２７】
消火器１による消火を行う際には、先ず安全ピン３６のみを上方に引き抜き、レバー１０のロックを解除する。その後、ホース１４を固定位置から外し、噴射部１２を不図示の燃焼場に向ける。
次に、レバー１０を強く握ると、レバー１０の底部に設けられたカッター２２がボンベ２６のゴム栓２４を切断する。これによりボンベ２６が開封され、内部管３２を介して容器１６の内部にガス５２が放出される。ガス５２は内部管３２を通り、勢いよく放出され、ＴＥＧ消火剤５０を撹拌する。そして、放出されたガス５２により、容器１６全体に圧力がかかる。ガス５２の圧力により、ＴＥＧ消火剤５０がゴム栓３４を突き破り、外部に通じる内部管３０に流入する。ＴＥＧ消火剤５０はガス５２とともに内部管３０内を上昇し、ホース１４に流れ込み、噴射部１２から高速に噴射される。
【００２８】
ガス５２と共に噴射されたＴＥＧ４０は、ガス５２の推進力によって燃焼場に到達する。そして、燃焼場の熱を吸収して膨張し、上記説明した消火法に基づいて消火に寄与する。
【００２９】
図３及び図４は蓄圧式の消火器にＴＥＧ消火剤５０を装填した消火器２を示す概略図である。
消火器２においても、消火器１と同様に、容器１６にＴＥＧ消火剤５０が収容されている。ＴＥＧ消火剤５０において、ＴＥＧ４０は図３に示すように沈殿していてもよく、図４に示すようにＴＥＧ消火剤５０中に分散していてもよい。
【００３０】
消火器２による消火を行う際には、消火器１による消火と同様の作業を行い、噴射部１２を不図示の燃焼場に向ける。
蓄圧式の消火器２では、製造過程で容器１６内に空気や窒素ガス等の圧縮ガス（搬送媒体）５３を封入しているため、容器１６内に常に圧力がかかっている。封入している圧縮ガス５３の圧力は、内部管３０の上端付近の消火器２の外部に設置された圧力計２０で容易に確認することができる。
【００３１】
次に、レバー１０を強く握ると、圧力計２０に内蔵された弁（図示略）が開く。弁が開いたため、既にかかっている圧縮ガス５３の圧力によってＴＥＧ消火剤５０が内部管３０に流入する。そして、ＴＥＧ消火剤５０は圧縮ガス５３とともに内部管３０内を上昇し、ホース１４に流れ込み、噴射部１２から高速に噴射される。
【００３２】
消火器１による消火時と同様に、圧縮ガス５３と共に噴射されたＴＥＧ４０は、圧縮ガス５３の推進力によって燃焼場に到達する。そして、燃焼場の熱を吸収して膨張し、上記説明した消火法に基づいて消火に寄与する。
【００３３】
上記説明したように、本実施形態の消火器１，２によれば、消火器１，２からＴＥＧ消火剤５０を燃焼場に向けて放出し、ガス５２や圧縮ガス５３によりＴＥＧ４０を燃焼場に到達可能とする。これにより、上記消火法に基づいて迅速且つ効果的に消火を行い、燃焼の連鎖反応を抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施形態の消火器１，２の変形例として、上記説明した本実施形態の消火法の変形例のように、ＴＥＧ消火剤５０による初期段階の消火を行い、その後従来知られている消火薬剤による本消火を行う消火器も考えられる。図示していないが、このような二段階消火法に基づく消火器では、例えば容器１６の内部が二以上の区画に区分されており、これらの区画のうちの少なくとも一区画にＴＥＧ消火剤５０が収容されている。内部管３０は各区画内に分岐し、開放されている。そして、ＴＥＧ消火剤５０が収容されている区画からＴＥＧ消火剤５０を内部管３０に流入させる。その後、順次、他の区画から消火薬剤を内部管３０に流入させ、ＴＥＧ消火剤５０と消火薬剤をガス５２や圧縮ガス５３とともに噴射部１２から高速に噴射する。これにより、上記消火法に基づいてさらに迅速且つ効果的に消火を行うことができる。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態の消火法及び消火器１，２について説明したが、本発明を適用した消火法及び消火器１，２は、上記例示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば、スプリンクラー設備、泡消火設備、二酸化炭素（ＣＯ２）消火設備等の消火剤をＴＥＧに代えてもよい。また、駐車場や地下空間等の消火設備、言い換えれば建物に設置される消火設備等の消火剤をＴＥＧに代えてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１，２…消火器
１６…容器（本体容器）
２６…ボンベ（加圧用ガス容器）
４０…ＴＥＧ（熱膨張性黒鉛）
５２…ガス（搬送媒体）
５３…圧縮ガス（搬送媒体）
【図１】
2016136998.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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