(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
防護区画に設置され、消火用水の加圧供給を受けて霧状の微噴霧を噴射する噴霧ヘッドと、
前記噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給するポンプ設備と、
前記噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給する給水配管に設けられた電動弁と、
火災時に前記電動弁を開閉制御して前記噴霧ヘッドより断続的に微噴霧を噴出させる微噴霧制御部と、
を備え、
前記微噴霧制御部は、前記給水配管の給水圧力を検出すると共に一つの規定圧力値を設定し、火災検出時に検出給水圧力が前記規定圧力値以上あれば前記電動弁を開状態に制御して前記噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、該噴霧中に前記規定圧力値を下回ったら前記電動弁を閉状態に制御して噴霧停止により給水圧力を回復させ、回復した給水圧力が前記規定圧力値を超えたら前記電動弁を開状態に制御して前記噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、これを繰り返すことを特徴とする微噴霧消火システム。
【請求項２】
防護区画に設置され、消火用水の加圧供給を受けて霧状の微噴霧を噴射する噴霧ヘッドと、
前記噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給するポンプ設備と、
前記噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給する給水配管に設けられた電動弁と、
火災時に前記電動弁を開閉制御して前記噴霧ヘッドより断続的に微噴霧を噴出させる微噴霧制御部と、
を備え、
前記微噴霧制御部は、前記給水配管の給水圧力を検出すると共に規定圧力の上限値と下限値を設定し、火災検出時に検出給水圧力が前記下限値以上であれば前記電動弁を開状態に制御して前記噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、該噴霧中に前記下限値を下回ったら前記電動弁を閉状態に制御して噴霧停止により給水圧力を回復させ、回復した給水圧力が前記上限値を超えたら前記電動弁を開状態に制御して前記噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、これを繰り返すことを特徴とする微噴霧消火システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数十μｍから数百μｍ程度の粒径の微噴霧水を火源に噴射して消火する微噴霧消火システム及び消火方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータルーム等の水損被害を起こすことのできない防護区画の消火設備として、微噴霧消火システムが使用されている。微噴霧消火システムは、消火用水を噴霧ヘッドに加圧供給し、数十μｍから数百μｍ程度の粒径の微噴霧を火源に向けて噴き付けることにより、水損を起すことなく確実に消火するシステムである。
【０００３】
従来、この種の微粉末消火システムに使用する噴霧ノズルとして、異なる粒径の液滴を放射する消火液複合噴射ノズルが知られている（特開平８−２６６６７６号）。この噴射ノズルにあっては、ノズル中心より大粒径７０μｍ以上４００μｍ以下の大粒径の消火液を噴射し、その周囲に粒径７０μ以下の小粒径の消火液を噴射させる。このように粒径を異ならせた消火液の複合噴射により、小粒径の微噴霧を中央の大粒径の噴霧の流れに乗せて火点に到達させ、火源を覆って窒息・冷却消火させている。
【０００４】
また従来の別の微噴霧消火システムにあっては、火災の進行程度に比例して、散水の粒径を霧状態の粒径から雨滴状態の粒径に変化させて散水させている（特開昭８−２７６０２８号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
微噴霧消火システムの基本的な考え方は、消火に使用する液滴のサイズを小さくし、比表面積を大きくすることで蒸発を促進し、蒸発する際の蒸発熱も火災源から奪ったり、蒸気によって可燃ガスを希釈したり、酸素濃度を希釈したり、或いは噴霧圧力によって生成される噴流によって可燃性ガスを燃焼場から掃気するメカニズムで消火能力を高めることにある。
【０００６】
ここで、一定体積の水を噴霧ヘッドから噴射して微噴霧としたときの比表面積Ｓは、
Ｓ＝（表面積）／（体積）
で定義される。微噴霧とした液滴を球と見做し半径をｒとすると比表面積Ｓは、
＝（４πｒ2 ）／（４／３）（πｒ3 ）＝３／ｒ
となり、粒径ｒが小さい程、比表面積Ｓを大きくすることができる。
【０００７】
このため微噴霧消火システムにあっては、火源に噴射した微噴霧水を、火災による高温空間で、いかに効率よく蒸発させるかが重要なポイントになる。即ち、火源の規模、微噴霧の液滴サイズ、液滴の初期運動量、噴霧ヘッドと火源との相対位置等が消火能力を決定する大きなポイントとなる。
更に本願発明者の火災実験に基づく考察によれば、微噴霧した液滴の蒸発で火源から気化熱を奪って冷却消火し、且つ蒸発した蒸気で火源を覆って窒息消火させることは、微噴霧した液滴が火源の熱で蒸発してはじめて効果を発揮するものであり、微噴霧を噴出し始めた直後の火災が最も大きな時期に最も大きな消火効果を発揮することが判明した。
【０００８】
即ち、火災炎で十分熱せられた空間に微噴霧を噴出すると、瞬間的に大量の蒸発が行われるので、気化熱によって大量の熱が奪われることになる。また、酸素、可燃性ガスの希釈も蒸発と同時にしかも短時間に行われるため、微噴霧放出開始直後が極めて高い消火効果があることが判明した。
従って、開放された空間において可燃性液体の火災の消火実験を微噴霧で試みたところ、ほとんどの消火は微噴霧の放出開始まもなく起こり、この時点で消火できなかった火災は、以後の微噴霧を継続しても消火できる可能性は少ないことが判明した。
【０００９】
しかしながら、従来の微噴霧消火システムにあっては、消火するまで微噴霧を連続して噴霧する消火方法であり、このような消火方法では微噴霧による冷却・窒息消火の効果が十分に期待できない。本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、微噴霧による冷却消火と窒息消火の効果を飛躍的に向上して消火性能を高めるようにした微噴霧消火システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の微噴霧消火システムにあっては、  防護区画に設置され、消火用水の加圧供給を受けて霧状の微噴霧を噴射する噴霧ヘッドと、噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給するポンプ設備と、噴霧ヘッドに消火用水を加圧供給する給水配管に設けられた電動弁と、火災時に電動弁を開閉制御して噴霧ヘッドより断続的に微噴霧を噴出させる微噴霧制御部とを備え、微噴霧制御部は、給水配管の給水圧力Ｐを検出すると共に一つの規定圧力値Ｐｒを設定し、火災検出時に検出給水圧力Ｐが規定圧力値Ｐｒ以上あれば電動弁を開状態に制御して噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、噴霧中に規定圧力値Ｐｒを下回ったら電動弁を閉状態に制御して噴霧停止により給水圧力を回復させ、回復した給水圧力が規定圧力値Ｐｒを超えたら電動弁を開状態に制御して噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、これを繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
このような本発明の微噴霧消火システムによれば、微噴霧を断続的に放出させることで、従来の連続して微噴霧を放出した場合に比べ、放出時の瞬間的な液滴の放出量を大幅に増やすことができる。また放出エネルギが放出時に集中するため、比較的小さな消火ポンプによって液滴に大きな運動量を与えることができる。
【００１２】
また、微噴霧による消火効果は、微小液滴の蒸発による冷却・窒息効果によりもたらされており、噴霧直後の火災の最も大きな時期の方が微小液滴の蒸発効果が大きく、消火に至る可能性が最も高い。更に、微噴霧を断続的に行うことにより、消火効果の高い噴霧を繰り返すことができ、消火できる可能性を飛躍的に高めることができる。
【００１３】
更にまた、連続的に微噴霧を噴射するよりも断続的な噴射の方が水の有効利用となり、また消火ポンプの動力の有効利用を図ることができる。
【００１４】
また微噴霧制御部は、給水配管の給水圧力Ｐを検出すると共に規定の下限値Ｐ１と上限値Ｐ２を設定し、火災検出時に検出給水圧力Ｐが下限値Ｐ１以上であれば電動弁を開状態に制御して噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、噴霧中に下限値Ｐ１を下回ったら電動弁を閉状態に制御して噴霧停止により給水圧力を回復させ、回復した給水圧力が上限値Ｐ２を超えたら電動弁を開状態に制御して噴霧ヘッドから微噴霧を噴射させ、これを繰り返してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による微噴霧消火システム及びその消火方法が適用されるシステム構成の説明図である。
図１において、コンピュータルーム等の防護区画２の天井部分には噴霧ヘッド１が設置され、噴霧ヘッド１に対しては消火ポンプ３からの給水配管５が電動弁６を介して接続されている。消火ポンプ３は例えば水源水槽４の消火用水を規定圧力に加圧して噴霧ヘッド１に供給し、粒径が数十μｍ〜数百μｍの範囲の微噴霧として火源Ｆに放出させる。
【００１７】
給水配管５にはアキュームレータ７が接続されており、アキュームレータ７の蓄圧機能により電動弁６を開いたときの噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出で、急激に給水配管５による給水圧力が低下するのを防いでいる。噴霧ヘッド１の給水配管５に設けた電動弁６は、制御盤１０により開閉制御される。
制御盤１０に対しては防護区画２に設置した火災感知器８が接続され、また給水配管５の圧力を検出している圧力センサ９が接続され、更に消火ポンプ３のモータも接続される。この制御盤１０は、ＭＰＵ等で実現される本発明の微噴霧消火システムの消火方法を実現する微噴霧制御部１１を備えている。
【００１８】
微噴霧制御部１１は、例えば火災感知器８の発報信号に基づき防護区画２の火災を判断した場合、消火ポンプ３を起動した後に圧力センサ９により給水配管５の給水圧力Ｐを検出し、予め設定した噴霧ヘッド１より微噴霧の噴出に適合した規定圧力Ｐｒと比較し、規定圧力Ｐｒ以上であれば電動弁６を開制御し、給水配管５から供給された消火用水の噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出を火源Ｆに対し行わせる。
【００１９】
微噴霧制御部１１は、電動弁６を開閉制御することで噴霧ヘッド１より断続的に微噴霧の噴出を行わせることを特徴とする。この微噴霧の断続放出につき、微噴霧制御部１１は圧力センサ９による給水配管５の給水圧力Ｐと規定圧力Ｐｒとの比較で制御を行う。即ち、給水圧力Ｐが規定圧力Ｐｒ以上となっている間、電動弁６を開状態に制御し、噴霧ヘッド１より微噴霧の放出を行わせる。
【００２０】
本発明の微噴霧消火システムにあっては、連続噴霧の散水量に対し消火ポンプ３による加圧消火用水の供給量を少なくしており、その結果、噴霧を連続していると給水圧力Ｐが低下する。制御盤１０の微噴霧制御部１１は、噴霧ヘッド１からの噴霧中における給水圧力Ｐが規定圧力Ｐｒを下回ると、電動弁６を全閉状態に閉制御する。
【００２１】
電動弁６を閉鎖して噴霧ヘッド１からの微噴霧の噴出を停止すると、給水配管５の給水圧力Ｐが回復し、再び規定圧力Ｐｒ以上となったときに微噴霧制御部１１は電動弁６を開制御し、噴霧ヘッド１からの微噴霧の噴出を再度行う。これを繰り返すことにより、噴霧ヘッド１より断続的に消火用水の微噴霧が火源Ｆに向けて放出されることになる。
【００２２】
図２は図１の制御盤１０に設けている微噴霧制御部１１による噴霧ヘッド１からの断続的な放出制御のタイムチャートであり、図２（Ａ）に給水圧力Ｐを示し、図２（Ｂ）に火災感知器８の火災発報信号を示し、更に図２（Ｃ）に電動弁６の開閉状態を示している。
いま時刻ｔ１で火災感知器８からの火災発報信号がオンすると、制御盤１０に設けている微噴霧制御部１１が消火ポンプ３を起動し、このときの給水圧力Ｐを圧力センサ９から読み取る。時刻ｔ１までの定常監視状態にあっては、給水圧力Ｐは規定圧力Ｐｒ以上となるように保たれており、したがって時刻ｔ１での火災発報信号のオンで規定圧力Ｐｒ以上であることから、微噴霧制御部１１は電動弁６を開制御して全開とする。
【００２３】
これにより噴霧ヘッド１より加圧消火用水の微噴霧の放出が火源Ｆに対し行われる。消火用水の微噴霧による放出が行われると、給水圧力Ｐは減少して時刻ｔ２で規定圧力Ｐｒを下回り、このため微噴霧制御部１１は電動弁６を全閉状態に閉制御する。
電動弁６を全閉に制御すると、給水圧力Ｐは再び回復し、時刻ｔ３で規定圧力Ｐｒを上回り、このため再度、電動弁６の全開状態への開制御が行われ、放出を休止した噴霧ヘッド１より再度、微噴霧の放出が開始される。以下、噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出と停止に伴う給水圧力Ｐの変動に応じて電動弁６の開閉が繰り返され、噴霧ヘッド１からは断続的に微噴霧の放出が繰り返される。
【００２４】
このように噴霧ヘッド１より微噴霧の放出が繰り返されることで、火源Ｆの消火は微噴霧の放出毎に効果的に行われ、これを繰り返すことで効率よく消火できる。特に本発明による微噴霧の断続放出にあっては、従来の微噴霧の連続放出に比較し放出時の瞬間的な雨滴の放出量は大幅に増え、波状的に火源Ｆに放出されることで効果的な消火ができる。また断続的な波状放出で火源Ｆに放出エネルギを集中させることができ、比較的容量の小さな消火ポンプ３で噴出する液滴に大きな運動エネルギを与えることができる。
【００２５】
図３は図２のタイムチャートに示す微噴霧の断続放出制御を行う図１の制御盤１０に設けた微噴霧制御部１１のフローチャートである。まずステップＳ１で火災発報の有無をチェックしており、例えば防護区画２に設置している火災感知器８からの発報信号により火災発報ありを判別すると、ステップＳ２に進み、消火ポンプ３を起動する。続いてステップＳ３で給水圧力Ｐが規定圧力Ｐｒ以上か否かチェックする。規定圧力Ｐｒ以上であればステップＳ４に進み、電動弁６を開制御し、噴霧ヘッド１より微噴霧の噴出を火源に対し行わせる。
【００２６】
電動弁６を開制御したならば、ステップＳ５で給水圧力Ｐが規定圧力Ｐｒを下回るか否か監視しており、規定圧力Ｐｒを下回ったら、ステップＳ６で電動弁６を閉制御し、噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出を停止させる。続いてステップＳ７で鎮火に基づくオペレータ等によるシステム停止命令をチェックし、システム停止命令がなければステップＳ３に戻って再度、電動弁の開閉制御を繰り返す。
【００２７】
ステップＳ７で鎮火確認に基づくシステム停止命令を判別すると、ステップＳ８で消火ポンプ３の停止及び電動弁６の閉鎖等のシステム停止処理を行った後、一連の処理を終了する。
図４は図１の微噴霧制御部１１による他の実施形態のタイムチャートである。この図４のタイムチャートの実施形態にあっては、図４（Ａ）のように微噴霧制御部１１において給水圧力Ｐに対し所定の下限値Ｐ１と上限値Ｐ２を設定し、この上下限値Ｐ１，Ｐ２と給水圧力Ｐの比較により、電動弁６の開閉制御を行うようにしたことを特徴とする。
【００２８】
即ち、時刻ｔ１で火災感知器８からの火災発報信号がオンすると、微噴霧制御部１１は消火ポンプ３を起動した後、圧力センサ９で給水圧力Ｐをチェックする。このとき給水圧力Ｐは、下限値Ｐ１以上で上限値Ｐ２以下の範囲にあることから、電動弁６を開制御して噴霧ヘッド１より微噴霧の放出を行わせる。噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出により給水圧力Ｐが低下し、時刻ｔ２で下限値Ｐ１を下回ると、電動弁６を閉制御して噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出を停止させる。
【００２９】
この微噴霧の放出停止により給水圧力Ｐが回復し、上限値Ｐ２に達する時刻ｔ３で電動弁６を再び開制御し、噴霧ヘッド１より微噴霧を放出させる。噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出が開始されると、管内圧力Ｐは低下し、時刻ｔ４で下限値Ｐ１以下となったとき電動弁６を閉鎖する。以下同様にして、給水圧力Ｐの変化に基づく電動弁６の開閉制御を行い、断続的に噴霧ヘッド１より微噴霧の放出を火源Ｆに対し行わせる。このように噴霧時の圧力をより高めることで、液滴の運動量を増大させ、消火効果を高めることができる。
【００３０】
図５は図１の制御盤１０に設けた微噴霧制御部１１による他の実施形態のフローチャートであり、この実施形態にあっては、電動弁６の開閉制御をタイマ設定により行うようにしたことを特徴とする。まずステップＳ１で火災感知器８からの火災発報信号により火災発報を判別すると、ステップＳ２で消火ポンプ３を起動し、ステップＳ３で規定圧力Ｐｒ以上か否かチェックする。
【００３１】
規定圧力Ｐｒ以上であれば噴霧ヘッド１からの予定した微噴霧の放出が可能であることから、ステップＳ４に進み、電動弁６を開制御し、噴霧ヘッド１より微噴霧を火源Ｆに向けて放出させる。この電動弁開制御の完了で、この実施形態にあっては規定時間Ｔ１を設定したタイマを起動し、ステップＳ５で規定時間Ｔ１の経過をチェックしている。
【００３２】
規定時間Ｔ１を経過すると、ステップＳ６で電動弁６を閉制御し、噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出を停止する。この電動弁の閉制御による全閉で再度、規定時間Ｔ２のタイマを起動し、ステップＳ７で規定時間Ｔ２の経過を判別している。規定時間Ｔ２を経過すると、ステップＳ８でシステム停止命令の有無をチェックした後、システム停止命令がなければステップＳ４に戻って電動弁６を再度開制御し、以下同様にしてこれを繰り返す。
【００３３】
即ち図５のフローチャートの制御処理にあっては、電動弁６を規定時間Ｔ１のあいだ開状態とし、続いて電動弁６を規定時間Ｔ２だけ閉状態とすることで開閉制御して、噴霧ヘッド１からの微噴霧の断続的な放出を行わせている。
【００３４】
また上記の実施形態における消火ポンプ３の能力が噴霧ヘッド１からの微噴霧の放出量に比べ十分大きい場合には、給水圧力Ｐの低下が微噴霧の放出でほとんど起きないことから、放出時間設定タイマＴ１と放出停止時間設定タイマＴ２の時間設定のみにより断続的な微噴霧の放出ができる。この場合、放出時間Ｔ１は例えば５〜１０秒の範囲で設定し、放出停止時間Ｔ２は水損を考慮して２０〜３０秒の範囲に設定することが望ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、微噴霧を断続的に放出させることで、本願発明者等が消火実験を通じて確認した微噴霧による冷却・窒息効果が噴霧直後の火災の最も大きな時期において大きく、消火に至る可能性が高くなるという利点を十分に活用しており、断続的な微噴霧の放出を繰り返すことで消火性能を飛躍的に高めることができる。
【００３６】
また従来の連続して微噴霧を放出した場合に比べ、本発明の断続的な微噴霧の放出により瞬間的な液滴の放出量が大幅に増加され、また連続放出に比べ比較的小さな容量の消火ポンプによって放出した液滴に大きな運動エネルギを与え、熱気流を受けても十分に燃焼場に浸透して効率的な消火ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微噴霧消火システムのシステム構成図
【図２】図１の検出圧力に基づく微噴霧ヘッドの断続噴射のタイムチャート
【図３】図１の検出圧力に基づく微噴霧消火制御のフローチャート
【図４】図１の検出圧力に基づく微噴霧ヘッドの断続噴射の他の実施形態のタイムチャート
【図５】図１のタイマ設定による微噴霧消火制御のフローチャート
【符号の説明】
１：微噴霧ヘッド
２：防護区画
３：消火ポンプ
４：水源水槽
５：給水配管
６：電動弁
７：アキュームレータ
８：火災感知器
９：圧力センサ
１０：制御盤
１１：微噴霧制御部
１３：圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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