消火設備
【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消火設備を提供する。
【解決手段】火災時に消火ポンプ１０により加圧供給される消火用水にＮ2やＣＯ2などの不活性ガスまたはＯ2などの活性ガスを混合器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。バブル発生装置４０は、ヘッドの立下り配管毎に設けたり、ヘッドに一体に組み込んだり、ヘッドの手前となる分岐管の途中、若しくは混合器３６の２次側の給水本管１８などに設ける。
【解決手段】火災時に消火ポンプ１０により加圧供給される消火用水にＮ2やＣＯ2などの不活性ガスまたはＯ2などの活性ガスを混合器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。バブル発生装置４０は、ヘッドの立下り配管毎に設けたり、ヘッドに一体に組み込んだり、ヘッドの手前となる分岐管の途中、若しくは混合器３６の２次側の給水本管１８などに設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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る消火設備に於いて、
混合器からヘッドまでの間に、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ことを特徴とする。なお、バブルの気泡径はバブル発生時の値を意味する。
【００１０】
ここで、バブル発生装置をヘッドの立下り配管毎に設ける。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
混合器により消火用水に混合させる所定のガスとしては、不活性ガス又は活性ガスを混合させる。不活性ガスとして窒素ガス又は二酸化炭素ガスを混合させる。活性ガスとして酸素ガス又は空気を混合させる。
【発明の効果】
【００１９】
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と水を配管に設けた混合器で混合し、ヘッドの直前で気泡径が数１０μｍ以下のバブルを生成するため、ヘッドからの放水時に気泡を含む水を継続して放水することができ、放水後も長時間に亘り気泡を維持することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１】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】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７】図６に設けるバブル発生装置の実施形態を示した断面図
【図８】図６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９】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１０】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】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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が設けられている。
【００３５】
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に対しては不活性ガス発生装置３４で発生した不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。
【００３６】
不活性ガス発生装置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。また不活性ガス発生装置３４としてはガスボンベを使用することもできる。
【００３７】
更に、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に図１の消火設備の動作を説明する。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
同時に圧力スイッチ２４からの圧力低下検出信号は不活性ガス発生装置３４にも出力され、不活性ガス発生装置３４は混合器３６に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する。
【００５２】
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不活性ガス発生装置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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
図６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。
【００６１】
図６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。それ以外の構成は図１の消火設備と同じである。
【００６２】
図７は図６の消火設備で使用するバブル発生装置６０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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
図８は図６の消火設備に使用するバブル発生装置６０の他の実施形態を示した断面図である。図８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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
なお、図７及び図８のバブル発生装置６０は給水本管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。
【００７０】
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、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。
【００７１】
図９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により不活性ガス発生装置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。
【００７２】
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。それ以外の構成は図１の消火設備と同じである。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、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。
【００７７】
図１０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、不活性ガス発生装置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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
本発明の他の実施形態として、図１に示した不活性ガス発生装置３４に代えて活性ガス発生装置を設け、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。
【００８３】
本実施形態で使用する活性ガスとしては例えばＯ2ガスを使用し、活性ガス発生装置によりＯ2ガスして混合させる。また、活性ガス発生装置の代りにＯ2ボンベを使用しても良い。
【００８４】
このようにＯ2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Ｏ2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。
【００８５】
また、放射面以外の防護空間においてはＯ2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Ｏ2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。
【００８６】
このように活性ガスとしてＯ2ガスを含むバブルを発生させて散水する構成は、図６、図９及び図１０の実施形態についても同様に適用することができる。また、活性ガスとしてＯ2ガスの代わりに空気を混合するようにしても良い。空気の混合は、空気に含まれるＯ2を活性ガスとして使用することになる。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
１８：給水本管
３０：閉鎖型ヘッド
３２：末端試験弁
３４：不活性ガス発生装置
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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る消火設備に於いて、
混合器からヘッドまでの間に、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ことを特徴とする。なお、バブルの気泡径はバブル発生時の値を意味する。
【００１０】
ここで、バブル発生装置をヘッドの立下り配管毎に設ける。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
混合器により消火用水に混合させる所定のガスとしては、不活性ガス又は活性ガスを混合させる。不活性ガスとして窒素ガス又は二酸化炭素ガスを混合させる。活性ガスとして酸素ガス又は空気を混合させる。
【発明の効果】
【００１９】
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と水を配管に設けた混合器で混合し、ヘッドの直前で気泡径が数１０μｍ以下のバブルを生成するため、ヘッドからの放水時に気泡を含む水を継続して放水することができ、放水後も長時間に亘り気泡を維持することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１】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】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７】図６に設けるバブル発生装置の実施形態を示した断面図
【図８】図６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９】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１０】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】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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が設けられている。
【００３５】
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に対しては不活性ガス発生装置３４で発生した不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。
【００３６】
不活性ガス発生装置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。また不活性ガス発生装置３４としてはガスボンベを使用することもできる。
【００３７】
更に、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に図１の消火設備の動作を説明する。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
同時に圧力スイッチ２４からの圧力低下検出信号は不活性ガス発生装置３４にも出力され、不活性ガス発生装置３４は混合器３６に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する。
【００５２】
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不活性ガス発生装置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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
図６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。
【００６１】
図６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。それ以外の構成は図１の消火設備と同じである。
【００６２】
図７は図６の消火設備で使用するバブル発生装置６０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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
図８は図６の消火設備に使用するバブル発生装置６０の他の実施形態を示した断面図である。図８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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
なお、図７及び図８のバブル発生装置６０は給水本管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。
【００７０】
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、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。
【００７１】
図９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により不活性ガス発生装置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。
【００７２】
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。それ以外の構成は図１の消火設備と同じである。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、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。
【００７７】
図１０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、不活性ガス発生装置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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
本発明の他の実施形態として、図１に示した不活性ガス発生装置３４に代えて活性ガス発生装置を設け、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。
【００８３】
本実施形態で使用する活性ガスとしては例えばＯ2ガスを使用し、活性ガス発生装置によりＯ2ガスして混合させる。また、活性ガス発生装置の代りにＯ2ボンベを使用しても良い。
【００８４】
このようにＯ2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Ｏ2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。
【００８５】
また、放射面以外の防護空間においてはＯ2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Ｏ2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。
【００８６】
このように活性ガスとしてＯ2ガスを含むバブルを発生させて散水する構成は、図６、図９及び図１０の実施形態についても同様に適用することができる。また、活性ガスとしてＯ2ガスの代わりに空気を混合するようにしても良い。空気の混合は、空気に含まれるＯ2を活性ガスとして使用することになる。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
１８：給水本管
３０：閉鎖型ヘッド
３２：末端試験弁
３４：不活性ガス発生装置
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
【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る消火設備に於いて、
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、前記バブル発生装置を前記ヘッドの立下り配管毎に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項３】
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に一体に組み込んだことを特徴とする消火設備。
【請求項４】
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５】
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６】
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７】
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８】
請求項７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９】
請求項１乃至８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１０】
請求項９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１１】
請求項９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１２】
請求項１乃至８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１３】
請求項１乃至８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１４】
請求項１乃至８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。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記所定のガスとして、不活性ガス又は活性ガスを混合させることを特徴とする消火設備。
【請求項１６】
請求項１５記載の消火設備に於いて、前記不活性ガスとして窒素ガス又は二酸化炭素ガスを混合させることを特徴とする消火設備。
【請求項１７】
請求項１５記載の消火設備に於いて、前記活性ガスとして酸素ガス又は空気を混合させることを特徴とする消火設備。
【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る消火設備に於いて、
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、前記バブル発生装置を前記ヘッドの立下り配管毎に設けたことを特徴とする消火設備。
【請求項３】
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に一体に組み込んだことを特徴とする消火設備。
【請求項４】
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５】
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６】
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７】
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８】
請求項７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９】
請求項１乃至８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１０】
請求項９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１１】
請求項９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１２】
請求項１乃至８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１３】
請求項１乃至８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１４】
請求項１乃至８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。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の消火設備に於いて、前記所定のガスとして、不活性ガス又は活性ガスを混合させることを特徴とする消火設備。
【請求項１６】
請求項１５記載の消火設備に於いて、前記不活性ガスとして窒素ガス又は二酸化炭素ガスを混合させることを特徴とする消火設備。
【請求項１７】
請求項１５記載の消火設備に於いて、前記活性ガスとして酸素ガス又は空気を混合させることを特徴とする消火設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１８９１１０（Ｐ２０１１−１８９１１０Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８６６６（Ｐ２０１０−１９８６６６）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
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