消火設備及び消火方法
【課題】消火に寄与するミストの有効性を格段に高めた消火設備、又は消火方法を提供する。
【解決手段】消火設備１００は、ミストノズル１１と、ミストノズル１１に対してミストの源を送給する送給手段と、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径を調整する制御装置２１とを備える。送給手段は、消火剤を貯留するタンク１９、ポンプ１７、ポンプ制御部１８、配管１０への消火剤の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ１４、電動バルブ１５、バルブ制御部１６、及び圧力調整バルブ１３を備える。また、制御装置２１は、監視装置２１ａと、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂと、ミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとを備える。粒径制御装置２１ｂは、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有するミストをミストノズル１１から交互に噴射させるようにミストの粒径を調整する。
【解決手段】消火設備１００は、ミストノズル１１と、ミストノズル１１に対してミストの源を送給する送給手段と、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径を調整する制御装置２１とを備える。送給手段は、消火剤を貯留するタンク１９、ポンプ１７、ポンプ制御部１８、配管１０への消火剤の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ１４、電動バルブ１５、バルブ制御部１６、及び圧力調整バルブ１３を備える。また、制御装置２１は、監視装置２１ａと、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂと、ミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとを備える。粒径制御装置２１ｂは、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有するミストをミストノズル１１から交互に噴射させるようにミストの粒径を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミストによる消火設備及びその消火設備による消火方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、消火のためにミストを用いる技術が複数提案されている。例えば、本願出願人が提案したプール火災の消火方法は、燃焼面の上方の複数箇所から火炎基部よりも上方の火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射する方法である。これにより、ウォーターミストが火炎内で水蒸気になり、その水蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎基部への酸素の流入が抑制され、その結果、消火に寄与することになる。また、本願出願人が別に提案したプール火災の消火方法においても、ウォーターミストによるプール火災の消火方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２４４７２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のとおり、火炎による熱の吸収を容易にして蒸発を促進させるために、火炎に対して消火剤の連続的な棒状放射の代わりにそのミストを噴射する方法が消火に対して有効である。また、ミストによる消火は、前述のような消火剤の連続的な放射とは異なり、周辺環境への影響が少ないため、将来的に非常に有望な消火手段の一つと言える。しかしながら、従来の技術では、ウォーターミストが火炎内で水蒸気になって火炎への酸素の流入を抑制したとしても、火災による燃料面の温度上昇が可燃性ガスの発生を促すと消火を阻害する可能性がある。従って、ミストを更に有効かつ適切に活用する消火設備又は消火方法が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上述の各技術課題を同時に解決することにより、ミストによる消火効果の更なる向上に貢献するものである。本発明者らは、ミストを用いた消火設備及び消火方法について鋭意研究を行った結果、ミストが、従来果たしていた役割に新たな役割を加えることにより、消火に寄与するミストの有効性が格段に高まることを知見した。すなわち、本発明者らは、火炎内で蒸気化させることに加え、火炎内で蒸気化させずに直接燃料面に到達させるミストを用いることが消火に非常に有効であることを見出した。本発明は上述のような視点から創出された。
【０００５】
本発明の１つの消火設備は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、且つそれらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、そのミストノズルにそのミストの源を送給する送給装置とを備えている。その上で、前述の一方のピークの粒径のミストは、火炎内で蒸気化するとともに、前述の他方のピークの粒径のミストは、火炎高温部分を通過して燃料面に到達する。
【０００６】
この消火設備によれば、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【０００７】
本発明のもう１つの消火設備は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、且つそれらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、そのミストノズルに前記ミストの源を送給する送給手段とを備えている。その上で、前述のミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、そのミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとしたときに、前述の一方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２以下であり、前述の他方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２よりも大きい。
【０００８】
この消火設備によれば、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径のミストが火炎内で蒸気になる。加えて、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径のミストが火炎高温部分を通過するため相当量のミストが燃料面に到達する。ここで、ｄ＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２は、火炎高温部分において、噴射されたミストが蒸気に状態変化する条件となるｄとｖとの関係式である（図２参照）。従って、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【０００９】
本発明の１つの消火方法は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有するミストを噴射する消火方法であって、それらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそれらのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを１つのミストノズルで交互に噴射することにより、その一方のピークの粒径のミストを含むミストを火炎内で蒸気化させ、その他方のピークのミストを含むミストを火炎高温部分を通過させたのち燃料面に到達させる。
【００１０】
この消火方法によれば、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【００１１】
尚、本出願において「燃料面」とは、前述の可燃物の最表面を意味する。なお、この「燃料面」は「燃焼面」と呼ばれることもある。また、「火炎基部領域」とは、燃料面の表面からその鉛直上方３００ｍｍ以下の柱状空間領域を意味する。また、本出願において「火炎高温部分」とは、火炎の最外縁部から火炎内側に向かって約１０ｍｍの層状領域を意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの消火設備によれば、一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、火炎内への酸素の流入が抑制されるだけでなく、他方のピークの粒径のミストが燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【００１３】
また、本発明の１つの消火方法によれば、一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、火炎内への酸素の流入が抑制されるだけでなく、他方のピークの粒径のミストが燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略されうる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における消火設備１００を示す構成図である。
【００１６】
図１に示す消火設備１００は、ミストノズル１１と、ミストノズル１１に対して消火剤を送給する送給手段と、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径や噴射時間を調整する制御装置２１とを備える。
【００１７】
本実施形態の送給手段は、ミストの源である消火剤（本実施形態では水）を貯留するタンク１９、ポンプ１７、ポンプ制御部１８、配管１０への消火剤の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ１４及び電動バルブ１５、バルブ制御部１６、及び圧力調整バルブ１３を備える。
【００１８】
また、本実施形態の制御装置２１は、火炎２の状態を監視する監視装置２１ａと、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂと、ミストノズル１１から噴射されるミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとを備える。
【００１９】
また、本実施形態のミストノズル１１として、公知の種々のミストノズルが適用できる。また、本実施形態のミストノズルの代わりに、既に出願人が特願２００７−２３５２２７号の中で提案している薄型ミストノズルを採用することも好ましい一態様である。さらに、その他の例として、特開２００４−１３５７４２号公報に記載の消火器と同じ原理でミストを噴射させることもできる。また、ミストノズル１１及び配管１０は、耐熱性や耐圧性の観点からＳＵＳ３０４で形成されることが好ましい。また、本実施形態では、ミストノズル１１が配管１０に公知の技術により螺合、接着、又は接合（以下、これらを総称して接続という）している。
【００２０】
上述の構成により、タンク１９内の消火剤は、バルブ制御部１６からの信号による電動バルブ１５又は手動バルブ１４の「開」動作と、ポンプ制御部１８からの信号によるポンプ１７の送給動作によって、配管１０に送給される。加えて、制御装置２１によって調整されたミストの粒径及びミストの噴射時間で、ミストノズル１１からミストが噴射される。尚、上述のバルブ制御部１６及び制御装置２１は、公知の制御装置及び制御プログラムが適用される。
【００２１】
監視装置２１ａは、例えば、ＣＣＤカメラ、公知の炎センサ、及び公知の温度センサにより構成されても良い。制御装置２１は、この監視装置２１ａにより撮像された燃料面１及び火炎２の映像、光の波長、温度等を解析し、火炎高温部分の大きさ、燃料面の温度、火炎高温部分を通過するミストの量や燃料面に到達するミストの量を公知の手段により計測する機能を有している。
【００２２】
粒径制御装置２１ｂは、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有する消火剤を含むミストを１つのミストノズル１１から交互に噴射させるようにミストの粒径を調整する。ここで、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する。尚、ミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、前記ミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとする。
【００２３】
ここで、蒸発速度係数ｋは、以下の式［数１］により表されるものとする。但し、Ｎｕはヌセルト数、Ｔｇは火炎高温部分の平均温度、Ｔｗはミスト内部の平均温度、ρｗはミストの密度、ｃｗは水蒸気の平均定圧比熱、Ｌはミストの蒸発潜熱、λｇは水蒸気層（８０％の水蒸気を含む空気）の熱伝導率、λｇｓは水の熱伝導率とする。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ところで、粒径制御装置２１ｂによる調整は、配管１０に供給される消火剤に対し、圧力の異なる不活性ガス（本実施形態では、窒素）を混入することにより行われても良い。ここで、消火剤と窒素とを混合させるためには、窒素の送給圧力を、少なくとも消火剤の送給圧力よりも大きくする必要があると考えられる。例えば、これまでの発明者らによる実験結果から、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとし、窒素の送給圧力を０．２５ＭＰａ〜０．４ＭＰａとすることが好ましいことが分かっている。上記のような送給圧力であれば、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するためである。尚、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとする場合に、窒素の送給圧力を０．２ＭＰａ以下とすると、消火剤に対して窒素を混合することができず、ミストノズル１１から消火剤のみが噴射される結果となった。一方、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとする場合に、窒素の送給圧力を０．４ＭＰａを超える値にすると、ミストノズル１１から窒素のみが噴射される結果となった。なお、本実施形態では、不活性ガスとして窒素が選択されているが、これに限定されない。例えば、代替の不活性ガスとして、アルゴンや二酸化炭素も適用できる。
【００２６】
ここで、所定の送給圧力の消火剤と所定の送給圧力の窒素とを混合することにより、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射される理由として、以下の理由が考えられる。
【００２７】
配管１０内で混合された消火剤と窒素とは、ミストノズル１１内で再び消火剤と窒素とに分離され、消火剤と窒素とが交互に送給されると考えられる。このとき、ミストノズル１１内での消火剤の圧力が窒素の圧力よりも大きくなっていると考えられる。従って、ミストノズル１１から窒素が噴射されようとするときに、窒素の後方に位置する消火剤が窒素を押圧する。これにより、窒素の圧力がミストノズル１１の外部の大気圧よりも大きくなる。他方、ミストノズル１１から窒素が噴射されようとするときに、ミストノズル１１に残留する消火剤が巻き込まれて、窒素とともに噴射される。この結果、ミストノズル１１から噴射される際に膨張して大気中に拡散される窒素とともに、巻き込まれて噴射された消火剤が細分化された状態で拡散される。他方、その窒素と残留する消火剤が噴射された後、それに続く消火剤のみが噴射される際には、上述のような窒素による影響がないため、比較的大きな粒径のミストが噴射されることになる。このようにして、所定の送給圧力の消火剤と所定の送給圧力の窒素とを混合することにより、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射されると考えられる。
【００２８】
また、噴射時間制御装置２１ｃは、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間と、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間とを制御する。
【００２９】
粒径制御装置２１ｂの具体的な働きは以下の通りである。例えば、制御装置２１により、火炎（特に火炎基部領域）への酸素の流入量が多いと判断された場合には、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストを噴射させる。また、制御装置２１により、燃料面１の温度が燃料面１を通じた火炎２の転移速度を速めるに十分又は多量の可燃性ガスを発生させるに十分であると判断された場合には、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストを噴射させるように制御しても良い。
【００３０】
また、噴射時間制御装置２１ｃの具体的な働きは以下の通りである。例えば、制御装置２１により、火炎（特に火炎基部領域）への酸素の流入量が多いと判断された場合には、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間を長くさせる。また、制御装置２１により、燃料面１の温度が燃料面１を通じた火炎２の転移速度を速めるに十分又は多量の可燃性ガスを発生させるに十分であると判断された場合には、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストの噴射時間を長くさせるように制御しても良い。
【００３１】
以下、ミストの粒径分布においてミスト個数の複数のピークを有する消火剤を含むミストをミストノズル１１から噴射させる理由について、説明する。
【００３２】
図２は、火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発するためのミストの粒径とミストの初速度との関係を示す図である。尚、図２のミストの粒径ｄとミストの初速度ｖとの関係は、ｄ＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する。また、図２における蒸発速度係数ｋは、ヌセルト数Ｎｕ≒２．３、火炎高温部分の平均温度Ｔｇを１２００（Ｋ）、ミスト内部の平均温度Ｔｗを３２０（Ｋ）、ミストの密度ρｗを９８９．４７（ｋｇ／ｍ３）、水蒸気の平均定圧比熱ｃｗを２．１２４（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））、ミストの蒸発潜熱Ｌを２２５７（ｋＪ／ｋｇ）、水蒸気層（水蒸気を含む空気）の熱伝導率λｇを５９．９６（ｍＷ／（ｍ・Ｋ））、水の熱伝導率λｇｓを２４．７０（ｍＷ／（ｍ・Ｋ））として計算される。
【００３３】
この図２に示すように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストは、火炎高温部分を通過する際に略全てが蒸発すると考えられる。このように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが火炎２内で水蒸気になると、火炎２内の圧力が高まる。これにより、火炎２内への酸素の流入を抑制することができる。
【００３４】
一方、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストは、火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発せず、火炎高温部分を通過して火炎２内部に突入すると考えられる。尚、火炎２内部において火炎高温部分の内側は比較的低温であるため、火炎高温部分を通過したミストはその多くが燃料面に到達する。これにより、ミストにより直接燃料面を冷却することができる。これにより、燃料面１の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。
【００３５】
ところで、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが火炎高温部分を通過することにより、ミスト自体が周囲の空気（特に酸素）を巻き込んで火炎（特に火炎基部領域）内に酸素を流入させ、火炎（特に火炎基部領域）内を不安定な状態にさせる危険性を有する。但し、ミスト自体が周囲の空気（特に酸素）を巻き込んで火炎（特に火炎基部領域内）に酸素を流入させるためには、ミストの火炎２内部に突入する際の速度が０．３ｍ／ｓ以上であることが必要であると考えられる。このため、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストの火炎２内部に突入する際の速度が０．３ｍ／ｓ未満であることが好ましい。さらに、図２に示すように、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが０．３ｍ／ｓ未満であるためには、４５μｍを超える粒径であることが好ましい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図３は、本実施形態における消火設備２００を示す構成図である。
【００３７】
第２の実施形態における消火設備２００は、第１の実施形態における消火設備１００の制御装置２１に換えて窒素送給手段２２０を備える点で、第１の実施形態における消火設備１００と異なる。その他の構成は、特に言及が無いかぎり第１の実施形態と同じである。
【００３８】
本実施形態の窒素送給手段２２０は、ミストノズル１１に送給される消火剤に対して、窒素を送給するものである。この窒素送給手段２２０は、窒素を貯留する窒素タンク２２１、配管１０への窒素の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ２１４、及び圧力調整バルブ２１３を備える。
【００３９】
これらの構成により、タンク１９内の消火剤は、バルブ制御部１６からの信号による電動バルブ１５又は手動バルブ１４の「開」動作と、ポンプ制御部１８からの信号によるポンプ１７の送給動作によって、配管１０に送給される。一方、窒素タンク２２１内の窒素は、手動バルブ２１４の「開」動作によって、配管１０に送給される。これにより、配管１０内で、消火剤と窒素とが混合される。その結果、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射される。さらに、ピークのうち一方のピークの粒径のミストと他方のピークの粒径のミストとが所定時間毎に交互に噴射される。
【００４０】
ところで、上述した第１の実施形態においては、監視装置２１ａを備える構成を採用しているが、監視装置２１ａを備えず、操作者の目視により、火炎高温部分の大きさ、火炎高温部分を通過するミストの量や燃料面に到達するミストの量等を監視する構成を採用しても良い。
【００４１】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂとミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとの双方を備える構成を採用しているが、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂとミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとのうち何れか一方を備える構成を採用しても良い。
【００４２】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するように制御する構成を採用しているが、このような複雑な計算を必要とせず、単に監視装置２１ａと粒径制御装置２１ｂとを利用したフィードバック制御により制御する構成を採用しても良い。より詳細には、例えば、ミストの粒径分布において小さい方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過する割合が高い場合には、ピークの粒径を更に小さく調整し、ミストの粒径分布において大きい方のピークの粒径のミストが燃料面に到達する割合が低い場合には、ピークの粒径を更に大きく調整しても良い。
【００４３】
また、上述した実施形態においては、消火剤を水としていたが、これに限定されない。例えば、公知のアルカリ性強化液が添加された水や、中性強化液等の公知の消火薬液、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール類の群から選ばれた少なくとも一種類を添加剤として含む水であっても良い。但し、人体に悪影響を与えない液体（例えば、水やエタノール含有水）が選択されることが非常に好ましい。その中でも、水は、その準備の容易性及び人体への影響を考慮すると最も好ましい。
【００４４】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有するミストをミストノズル１１から噴射させる構成を採用しているが、ミストの粒径分布において３以上のピークを有する消火剤を含むミストをミストノズル１１から順次噴射させる構成を採用しても良い。
【００４５】
さらに、上述した第２の実施形態においては、圧力調整バルブ１３、２１３を備える構成を採用しているが、圧力調整バルブ１３、２１３を備えない構成を採用しても良い。但し、この場合は、消火剤の送給圧力と窒素の送給圧力とを予め所定値に設定しておく必要がある。
【実施例１】
【００４６】
つぎに、本発明の実施例と比較例とを比較して、本発明の効果を説明する。表１は、本発明の実施例と、比較例とのミストの粒径とミストの初速度とを示している。また、図５は、本実施例で用いられたミストの粒径分布を概念的に示した図である。なお、図５における破線は、説明の便宜上設けられたものである。また、図５におけるｄ０は、ｄ０＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２の意味である。なお、本実施例及び各比較例では、消火剤の送給圧力はいずれも０．２ＭＰａである。また、消火対象は、いずれも、直径７００ｍｍの有底円筒形状のプール（槽）内に収められたｎ−ヘプタンである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１及び図５に示すように、実施例１は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストを噴射する。この実施例１では、ミストの粒径分布において粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する一方のピークの粒径が４４．４（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．３０（ｍ／ｓ）であった。また、粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する他方のピークの粒径は４６．９（μｍ）であり、そのミストの初速度は０．３９（ｍ／ｓ）であった。また、比較例１乃至比較例４で用いられたミストは、その粒径分布において、ｄ＜（ｋ×ｖ×１０−２）１／２又はｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２のいずれか一方のみの範囲における単一のミスト個数のピークを有している。比較例１では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５２．９（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．５４（ｍ／ｓ）であった。また、比較例２では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５８．３（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．６９（ｍ／ｓ）であった。また、比較例３では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が３５．６（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．８４（ｍ／ｓ）であった。そして、比較例４では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５６．０（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．９４（ｍ／ｓ）であった。
【００４９】
この実施例１、及び比較例１乃至比較例４のミストを噴射した結果、実施例１では、約３０秒で消火されたが、比較例１乃至比較例４では、調査時間内（約２分）では消火することができなかった。
【００５０】
ここで、実施例１において、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、ｄ≒０．６９×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２である。また、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストのｄの上限は、上述のとおり、ミストが火炎高温部分を通過することが出来ればよいため特に定められないが、消費される消火剤の量を低減する観点から、ｄ≦５．０×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満たすことが好ましい。従って、図４の点線（ａ）及び（ｂ）で示すように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、好ましくは、ｄ≧０．６９×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２である。また、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、好ましくは、ｄ≦５．０×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、種々の火災に対する消火設備又は消火方法として広く利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の１つの実施形態における消火設備を示す構成図である。
【図２】火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発するためのミストの粒径とミストの初速度との関係を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態における消火設備を示す構成図である。
【図４】噴射されるミストの粒径とミストの火炎高温部分への流入速度との関係の好ましい範囲を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施例におけるミストの粒径分布を概念的に示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 燃料面
２ 火炎
１０ 配管
１１ ミストノズル
１３，２１３ 圧力調整バルブ
１４，２１４ 手動バルブ
１５ 電動バルブ
１６ バルブ制御部
１７ ポンプ
１８ ポンプ制御部
１９ タンク
２１ 制御装置
２１ａ 監視装置
２１ｂ 粒径制御装置
２１ｃ 噴射時間制御装置
１００，２００ 消火設備
２２０ 窒素送給手段
２２１ 窒素タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミストによる消火設備及びその消火設備による消火方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、消火のためにミストを用いる技術が複数提案されている。例えば、本願出願人が提案したプール火災の消火方法は、燃焼面の上方の複数箇所から火炎基部よりも上方の火炎中心軸に向かってウォーターミストを放射する方法である。これにより、ウォーターミストが火炎内で水蒸気になり、その水蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎基部への酸素の流入が抑制され、その結果、消火に寄与することになる。また、本願出願人が別に提案したプール火災の消火方法においても、ウォーターミストによるプール火災の消火方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２４４７２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のとおり、火炎による熱の吸収を容易にして蒸発を促進させるために、火炎に対して消火剤の連続的な棒状放射の代わりにそのミストを噴射する方法が消火に対して有効である。また、ミストによる消火は、前述のような消火剤の連続的な放射とは異なり、周辺環境への影響が少ないため、将来的に非常に有望な消火手段の一つと言える。しかしながら、従来の技術では、ウォーターミストが火炎内で水蒸気になって火炎への酸素の流入を抑制したとしても、火災による燃料面の温度上昇が可燃性ガスの発生を促すと消火を阻害する可能性がある。従って、ミストを更に有効かつ適切に活用する消火設備又は消火方法が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上述の各技術課題を同時に解決することにより、ミストによる消火効果の更なる向上に貢献するものである。本発明者らは、ミストを用いた消火設備及び消火方法について鋭意研究を行った結果、ミストが、従来果たしていた役割に新たな役割を加えることにより、消火に寄与するミストの有効性が格段に高まることを知見した。すなわち、本発明者らは、火炎内で蒸気化させることに加え、火炎内で蒸気化させずに直接燃料面に到達させるミストを用いることが消火に非常に有効であることを見出した。本発明は上述のような視点から創出された。
【０００５】
本発明の１つの消火設備は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、且つそれらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、そのミストノズルにそのミストの源を送給する送給装置とを備えている。その上で、前述の一方のピークの粒径のミストは、火炎内で蒸気化するとともに、前述の他方のピークの粒径のミストは、火炎高温部分を通過して燃料面に到達する。
【０００６】
この消火設備によれば、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【０００７】
本発明のもう１つの消火設備は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、且つそれらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、そのミストノズルに前記ミストの源を送給する送給手段とを備えている。その上で、前述のミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、そのミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとしたときに、前述の一方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２以下であり、前述の他方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２よりも大きい。
【０００８】
この消火設備によれば、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径のミストが火炎内で蒸気になる。加えて、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径のミストが火炎高温部分を通過するため相当量のミストが燃料面に到達する。ここで、ｄ＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２は、火炎高温部分において、噴射されたミストが蒸気に状態変化する条件となるｄとｖとの関係式である（図２参照）。従って、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【０００９】
本発明の１つの消火方法は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有するミストを噴射する消火方法であって、それらのピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストとそれらのピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを１つのミストノズルで交互に噴射することにより、その一方のピークの粒径のミストを含むミストを火炎内で蒸気化させ、その他方のピークのミストを含むミストを火炎高温部分を通過させたのち燃料面に到達させる。
【００１０】
この消火方法によれば、前述の一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、その蒸気により火炎の内部の圧力が高まるため、火炎内への酸素の流入が抑制される。また、前述の他方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過した後、燃料面に到達することによって燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【００１１】
尚、本出願において「燃料面」とは、前述の可燃物の最表面を意味する。なお、この「燃料面」は「燃焼面」と呼ばれることもある。また、「火炎基部領域」とは、燃料面の表面からその鉛直上方３００ｍｍ以下の柱状空間領域を意味する。また、本出願において「火炎高温部分」とは、火炎の最外縁部から火炎内側に向かって約１０ｍｍの層状領域を意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの消火設備によれば、一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、火炎内への酸素の流入が抑制されるだけでなく、他方のピークの粒径のミストが燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【００１３】
また、本発明の１つの消火方法によれば、一方のピークの粒径のミストが火炎内で蒸気になり、火炎内への酸素の流入が抑制されるだけでなく、他方のピークの粒径のミストが燃料面を冷却するため、燃料面の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。この複合的なミストの作用により、消火に寄与するミストの有効性を更に高めることができる。加えて、この消火設備のミストノズルは、前述の一方のピークの粒径のミストを含むミストと、前述の他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することができるため、複数のミストノズルを備えることを要しない。このため、装置の大幅なコスト削減が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略されうる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における消火設備１００を示す構成図である。
【００１６】
図１に示す消火設備１００は、ミストノズル１１と、ミストノズル１１に対して消火剤を送給する送給手段と、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径や噴射時間を調整する制御装置２１とを備える。
【００１７】
本実施形態の送給手段は、ミストの源である消火剤（本実施形態では水）を貯留するタンク１９、ポンプ１７、ポンプ制御部１８、配管１０への消火剤の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ１４及び電動バルブ１５、バルブ制御部１６、及び圧力調整バルブ１３を備える。
【００１８】
また、本実施形態の制御装置２１は、火炎２の状態を監視する監視装置２１ａと、ミストノズル１１から噴射されるミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂと、ミストノズル１１から噴射されるミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとを備える。
【００１９】
また、本実施形態のミストノズル１１として、公知の種々のミストノズルが適用できる。また、本実施形態のミストノズルの代わりに、既に出願人が特願２００７−２３５２２７号の中で提案している薄型ミストノズルを採用することも好ましい一態様である。さらに、その他の例として、特開２００４−１３５７４２号公報に記載の消火器と同じ原理でミストを噴射させることもできる。また、ミストノズル１１及び配管１０は、耐熱性や耐圧性の観点からＳＵＳ３０４で形成されることが好ましい。また、本実施形態では、ミストノズル１１が配管１０に公知の技術により螺合、接着、又は接合（以下、これらを総称して接続という）している。
【００２０】
上述の構成により、タンク１９内の消火剤は、バルブ制御部１６からの信号による電動バルブ１５又は手動バルブ１４の「開」動作と、ポンプ制御部１８からの信号によるポンプ１７の送給動作によって、配管１０に送給される。加えて、制御装置２１によって調整されたミストの粒径及びミストの噴射時間で、ミストノズル１１からミストが噴射される。尚、上述のバルブ制御部１６及び制御装置２１は、公知の制御装置及び制御プログラムが適用される。
【００２１】
監視装置２１ａは、例えば、ＣＣＤカメラ、公知の炎センサ、及び公知の温度センサにより構成されても良い。制御装置２１は、この監視装置２１ａにより撮像された燃料面１及び火炎２の映像、光の波長、温度等を解析し、火炎高温部分の大きさ、燃料面の温度、火炎高温部分を通過するミストの量や燃料面に到達するミストの量を公知の手段により計測する機能を有している。
【００２２】
粒径制御装置２１ｂは、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有する消火剤を含むミストを１つのミストノズル１１から交互に噴射させるようにミストの粒径を調整する。ここで、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する。尚、ミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、前記ミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとする。
【００２３】
ここで、蒸発速度係数ｋは、以下の式［数１］により表されるものとする。但し、Ｎｕはヌセルト数、Ｔｇは火炎高温部分の平均温度、Ｔｗはミスト内部の平均温度、ρｗはミストの密度、ｃｗは水蒸気の平均定圧比熱、Ｌはミストの蒸発潜熱、λｇは水蒸気層（８０％の水蒸気を含む空気）の熱伝導率、λｇｓは水の熱伝導率とする。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ところで、粒径制御装置２１ｂによる調整は、配管１０に供給される消火剤に対し、圧力の異なる不活性ガス（本実施形態では、窒素）を混入することにより行われても良い。ここで、消火剤と窒素とを混合させるためには、窒素の送給圧力を、少なくとも消火剤の送給圧力よりも大きくする必要があると考えられる。例えば、これまでの発明者らによる実験結果から、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとし、窒素の送給圧力を０．２５ＭＰａ〜０．４ＭＰａとすることが好ましいことが分かっている。上記のような送給圧力であれば、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するためである。尚、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとする場合に、窒素の送給圧力を０．２ＭＰａ以下とすると、消火剤に対して窒素を混合することができず、ミストノズル１１から消火剤のみが噴射される結果となった。一方、消火剤の送給圧力を０．２ＭＰａとする場合に、窒素の送給圧力を０．４ＭＰａを超える値にすると、ミストノズル１１から窒素のみが噴射される結果となった。なお、本実施形態では、不活性ガスとして窒素が選択されているが、これに限定されない。例えば、代替の不活性ガスとして、アルゴンや二酸化炭素も適用できる。
【００２６】
ここで、所定の送給圧力の消火剤と所定の送給圧力の窒素とを混合することにより、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射される理由として、以下の理由が考えられる。
【００２７】
配管１０内で混合された消火剤と窒素とは、ミストノズル１１内で再び消火剤と窒素とに分離され、消火剤と窒素とが交互に送給されると考えられる。このとき、ミストノズル１１内での消火剤の圧力が窒素の圧力よりも大きくなっていると考えられる。従って、ミストノズル１１から窒素が噴射されようとするときに、窒素の後方に位置する消火剤が窒素を押圧する。これにより、窒素の圧力がミストノズル１１の外部の大気圧よりも大きくなる。他方、ミストノズル１１から窒素が噴射されようとするときに、ミストノズル１１に残留する消火剤が巻き込まれて、窒素とともに噴射される。この結果、ミストノズル１１から噴射される際に膨張して大気中に拡散される窒素とともに、巻き込まれて噴射された消火剤が細分化された状態で拡散される。他方、その窒素と残留する消火剤が噴射された後、それに続く消火剤のみが噴射される際には、上述のような窒素による影響がないため、比較的大きな粒径のミストが噴射されることになる。このようにして、所定の送給圧力の消火剤と所定の送給圧力の窒素とを混合することにより、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射されると考えられる。
【００２８】
また、噴射時間制御装置２１ｃは、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間と、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間とを制御する。
【００２９】
粒径制御装置２１ｂの具体的な働きは以下の通りである。例えば、制御装置２１により、火炎（特に火炎基部領域）への酸素の流入量が多いと判断された場合には、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストを噴射させる。また、制御装置２１により、燃料面１の温度が燃料面１を通じた火炎２の転移速度を速めるに十分又は多量の可燃性ガスを発生させるに十分であると判断された場合には、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストを噴射させるように制御しても良い。
【００３０】
また、噴射時間制御装置２１ｃの具体的な働きは以下の通りである。例えば、制御装置２１により、火炎（特に火炎基部領域）への酸素の流入量が多いと判断された場合には、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストを含むミストの噴射時間を長くさせる。また、制御装置２１により、燃料面１の温度が燃料面１を通じた火炎２の転移速度を速めるに十分又は多量の可燃性ガスを発生させるに十分であると判断された場合には、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストの噴射時間を長くさせるように制御しても良い。
【００３１】
以下、ミストの粒径分布においてミスト個数の複数のピークを有する消火剤を含むミストをミストノズル１１から噴射させる理由について、説明する。
【００３２】
図２は、火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発するためのミストの粒径とミストの初速度との関係を示す図である。尚、図２のミストの粒径ｄとミストの初速度ｖとの関係は、ｄ＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する。また、図２における蒸発速度係数ｋは、ヌセルト数Ｎｕ≒２．３、火炎高温部分の平均温度Ｔｇを１２００（Ｋ）、ミスト内部の平均温度Ｔｗを３２０（Ｋ）、ミストの密度ρｗを９８９．４７（ｋｇ／ｍ３）、水蒸気の平均定圧比熱ｃｗを２．１２４（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））、ミストの蒸発潜熱Ｌを２２５７（ｋＪ／ｋｇ）、水蒸気層（水蒸気を含む空気）の熱伝導率λｇを５９．９６（ｍＷ／（ｍ・Ｋ））、水の熱伝導率λｇｓを２４．７０（ｍＷ／（ｍ・Ｋ））として計算される。
【００３３】
この図２に示すように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストは、火炎高温部分を通過する際に略全てが蒸発すると考えられる。このように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが火炎２内で水蒸気になると、火炎２内の圧力が高まる。これにより、火炎２内への酸素の流入を抑制することができる。
【００３４】
一方、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストは、火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発せず、火炎高温部分を通過して火炎２内部に突入すると考えられる。尚、火炎２内部において火炎高温部分の内側は比較的低温であるため、火炎高温部分を通過したミストはその多くが燃料面に到達する。これにより、ミストにより直接燃料面を冷却することができる。これにより、燃料面１の温度上昇による可燃性ガスの発生が抑制される。
【００３５】
ところで、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが火炎高温部分を通過することにより、ミスト自体が周囲の空気（特に酸素）を巻き込んで火炎（特に火炎基部領域）内に酸素を流入させ、火炎（特に火炎基部領域）内を不安定な状態にさせる危険性を有する。但し、ミスト自体が周囲の空気（特に酸素）を巻き込んで火炎（特に火炎基部領域内）に酸素を流入させるためには、ミストの火炎２内部に突入する際の速度が０．３ｍ／ｓ以上であることが必要であると考えられる。このため、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストの火炎２内部に突入する際の速度が０．３ｍ／ｓ未満であることが好ましい。さらに、図２に示すように、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するミストが０．３ｍ／ｓ未満であるためには、４５μｍを超える粒径であることが好ましい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図３は、本実施形態における消火設備２００を示す構成図である。
【００３７】
第２の実施形態における消火設備２００は、第１の実施形態における消火設備１００の制御装置２１に換えて窒素送給手段２２０を備える点で、第１の実施形態における消火設備１００と異なる。その他の構成は、特に言及が無いかぎり第１の実施形態と同じである。
【００３８】
本実施形態の窒素送給手段２２０は、ミストノズル１１に送給される消火剤に対して、窒素を送給するものである。この窒素送給手段２２０は、窒素を貯留する窒素タンク２２１、配管１０への窒素の送給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える開閉動作を行う手動バルブ２１４、及び圧力調整バルブ２１３を備える。
【００３９】
これらの構成により、タンク１９内の消火剤は、バルブ制御部１６からの信号による電動バルブ１５又は手動バルブ１４の「開」動作と、ポンプ制御部１８からの信号によるポンプ１７の送給動作によって、配管１０に送給される。一方、窒素タンク２２１内の窒素は、手動バルブ２１４の「開」動作によって、配管１０に送給される。これにより、配管１０内で、消火剤と窒素とが混合される。その結果、ミストノズル１１から、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストが噴射される。さらに、ピークのうち一方のピークの粒径のミストと他方のピークの粒径のミストとが所定時間毎に交互に噴射される。
【００４０】
ところで、上述した第１の実施形態においては、監視装置２１ａを備える構成を採用しているが、監視装置２１ａを備えず、操作者の目視により、火炎高温部分の大きさ、火炎高温部分を通過するミストの量や燃料面に到達するミストの量等を監視する構成を採用しても良い。
【００４１】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂとミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとの双方を備える構成を採用しているが、ミストの粒径を調整する粒径制御装置２１ｂとミストの噴射時間を調整する噴射時間制御装置２１ｃとのうち何れか一方を備える構成を採用しても良い。
【００４２】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径分布において一方のピークの粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足し、他方のピークの粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足するように制御する構成を採用しているが、このような複雑な計算を必要とせず、単に監視装置２１ａと粒径制御装置２１ｂとを利用したフィードバック制御により制御する構成を採用しても良い。より詳細には、例えば、ミストの粒径分布において小さい方のピークの粒径のミストが火炎高温部分を通過する割合が高い場合には、ピークの粒径を更に小さく調整し、ミストの粒径分布において大きい方のピークの粒径のミストが燃料面に到達する割合が低い場合には、ピークの粒径を更に大きく調整しても良い。
【００４３】
また、上述した実施形態においては、消火剤を水としていたが、これに限定されない。例えば、公知のアルカリ性強化液が添加された水や、中性強化液等の公知の消火薬液、界面活性剤、及びエタノール等のアルコール類の群から選ばれた少なくとも一種類を添加剤として含む水であっても良い。但し、人体に悪影響を与えない液体（例えば、水やエタノール含有水）が選択されることが非常に好ましい。その中でも、水は、その準備の容易性及び人体への影響を考慮すると最も好ましい。
【００４４】
また、上述した第１の実施形態においては、ミストの粒径分布においてミスト個数の２つのピークを有するミストをミストノズル１１から噴射させる構成を採用しているが、ミストの粒径分布において３以上のピークを有する消火剤を含むミストをミストノズル１１から順次噴射させる構成を採用しても良い。
【００４５】
さらに、上述した第２の実施形態においては、圧力調整バルブ１３、２１３を備える構成を採用しているが、圧力調整バルブ１３、２１３を備えない構成を採用しても良い。但し、この場合は、消火剤の送給圧力と窒素の送給圧力とを予め所定値に設定しておく必要がある。
【実施例１】
【００４６】
つぎに、本発明の実施例と比較例とを比較して、本発明の効果を説明する。表１は、本発明の実施例と、比較例とのミストの粒径とミストの初速度とを示している。また、図５は、本実施例で用いられたミストの粒径分布を概念的に示した図である。なお、図５における破線は、説明の便宜上設けられたものである。また、図５におけるｄ０は、ｄ０＝（ｋ×ｖ×１０−２）１／２の意味である。なお、本実施例及び各比較例では、消火剤の送給圧力はいずれも０．２ＭＰａである。また、消火対象は、いずれも、直径７００ｍｍの有底円筒形状のプール（槽）内に収められたｎ−ヘプタンである。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１及び図５に示すように、実施例１は、ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有する消火剤を含むミストを噴射する。この実施例１では、ミストの粒径分布において粒径がｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する一方のピークの粒径が４４．４（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．３０（ｍ／ｓ）であった。また、粒径がｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する他方のピークの粒径は４６．９（μｍ）であり、そのミストの初速度は０．３９（ｍ／ｓ）であった。また、比較例１乃至比較例４で用いられたミストは、その粒径分布において、ｄ＜（ｋ×ｖ×１０−２）１／２又はｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２のいずれか一方のみの範囲における単一のミスト個数のピークを有している。比較例１では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５２．９（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．５４（ｍ／ｓ）であった。また、比較例２では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５８．３（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．６９（ｍ／ｓ）であった。また、比較例３では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が３５．６（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．８４（ｍ／ｓ）であった。そして、比較例４では、ミストの粒径分布におけるピークの粒径が５６．０（μｍ）であり、そのミストの初速度が０．９４（ｍ／ｓ）であった。
【００４９】
この実施例１、及び比較例１乃至比較例４のミストを噴射した結果、実施例１では、約３０秒で消火されたが、比較例１乃至比較例４では、調査時間内（約２分）では消火することができなかった。
【００５０】
ここで、実施例１において、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、ｄ≒０．６９×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２である。また、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストのｄの上限は、上述のとおり、ミストが火炎高温部分を通過することが出来ればよいため特に定められないが、消費される消火剤の量を低減する観点から、ｄ≦５．０×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満たすことが好ましい。従って、図４の点線（ａ）及び（ｂ）で示すように、ｄ≦（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、好ましくは、ｄ≧０．６９×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２である。また、ｄ＞（ｋ×ｖ×１０−２）１／２を満足する粒径をピークの粒径とするミストは、好ましくは、ｄ≦５．０×（ｋ×ｖ×１０−２）１／２であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、種々の火災に対する消火設備又は消火方法として広く利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の１つの実施形態における消火設備を示す構成図である。
【図２】火炎高温部分を通過する際に全てが蒸発するためのミストの粒径とミストの初速度との関係を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態における消火設備を示す構成図である。
【図４】噴射されるミストの粒径とミストの火炎高温部分への流入速度との関係の好ましい範囲を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施例におけるミストの粒径分布を概念的に示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 燃料面
２ 火炎
１０ 配管
１１ ミストノズル
１３，２１３ 圧力調整バルブ
１４，２１４ 手動バルブ
１５ 電動バルブ
１６ バルブ制御部
１７ ポンプ
１８ ポンプ制御部
１９ タンク
２１ 制御装置
２１ａ 監視装置
２１ｂ 粒径制御装置
２１ｃ 噴射時間制御装置
１００，２００ 消火設備
２２０ 窒素送給手段
２２１ 窒素タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、かつ前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、
前記ミストノズルに前記ミストの源を送給する送給装置とを備え、
前記一方のピークの粒径のミストは、火炎内で蒸気化し、
前記他方のピークの粒径のミストは、火炎高温部分を通過して燃料面に到達する
消火設備。
【請求項２】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、かつ前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、
前記ミストノズルに前記ミストの源を送給する送給手段とを備え、
前記ミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、前記ミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとしたときに、
前記一方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２以下であり、
前記他方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２よりも大きい
消火設備。
【請求項３】
前記一方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間と、前記他方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間とを制御する噴射時間制御装置をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項４】
前記ミストの粒径を制御する粒径制御装置をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項５】
前記ミストの源に不活性ガスを混入することにより、前記一方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間と、前記他方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間とを制御する噴射時間制御装置と、
前記ミストの源に不活性ガスを混入することにより、前記ミストの粒径を制御する粒径制御装置とをさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項６】
前記ミストの源が水である
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項７】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有するミストを噴射する消火方法であって、
１つのミストノズルで前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することにより、前記一方のピークの粒径のミストを含むミストを火炎内で蒸気化させ、前記他方のピークのミストを含むミストを火炎高温部分を通過させたのち燃料面に到達させる
消火方法。
【請求項１】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、かつ前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、
前記ミストノズルに前記ミストの源を送給する送給装置とを備え、
前記一方のピークの粒径のミストは、火炎内で蒸気化し、
前記他方のピークの粒径のミストは、火炎高温部分を通過して燃料面に到達する
消火設備。
【請求項２】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有し、かつ前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射するミストノズルと、
前記ミストノズルに前記ミストの源を送給する送給手段とを備え、
前記ミストノズルから噴射された直後のミストの粒径をｄ、前記ミストノズルから噴射されたミストの火炎高温部分への流入速度をｖ、蒸発速度係数をｋとしたときに、
前記一方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２以下であり、
前記他方のピークの粒径のミストのｄは、（ｋ×ｖ×１０−２）１／２よりも大きい
消火設備。
【請求項３】
前記一方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間と、前記他方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間とを制御する噴射時間制御装置をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項４】
前記ミストの粒径を制御する粒径制御装置をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項５】
前記ミストの源に不活性ガスを混入することにより、前記一方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間と、前記他方のピークの粒径のミストを含むミストの噴射時間とを制御する噴射時間制御装置と、
前記ミストの源に不活性ガスを混入することにより、前記ミストの粒径を制御する粒径制御装置とをさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項６】
前記ミストの源が水である
請求項１又は請求項２に記載の消火設備。
【請求項７】
ミストの粒径分布において２つのミスト個数のピークを有するミストを噴射する消火方法であって、
１つのミストノズルで前記ピークのうち一方のピークの粒径のミストを含むミストと前記ピークのうち他方のピークの粒径のミストを含むミストとを交互に噴射することにより、前記一方のピークの粒径のミストを含むミストを火炎内で蒸気化させ、前記他方のピークのミストを含むミストを火炎高温部分を通過させたのち燃料面に到達させる
消火方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２８５３４８（Ｐ２００９−２８５３４８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４３６５８（Ｐ２００８−１４３６５８）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（３９１００８３２０）株式会社初田製作所 (78)
【出願人】（５０１１０３６１９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（３９１００８３２０）株式会社初田製作所 (78)
【出願人】（５０１１０３６１９）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]